Efisiensi sel surya konvensional dapat meningkat secara signifikan, menurut penelitian baru tentang mekanisme konversi energi surya yang dipimpin oleh ahli kimia Xiaoyang Zhu di The University of Texas di Austin.
Zhu dan timnya telah menemukan bahwa hal itu mungkin untuk melipatgandakan jumlah elektron dipanen dari satu foton sinar matahari menggunakan bahan semikonduktor organik plastik.
“Plastik produksi semikonduktor sel surya memiliki keuntungan besar, salah satunya adalah biaya rendah,” kata Zhu, seorang profesor kimia. “Dikombinasikan dengan kemampuan besar untuk desain molekul dan sintesis, penemuan kami membuka pintu untuk pendekatan baru yang menarik untuk konversi energi surya, yang mengarah ke efisiensi yang lebih tinggi.”
Zhu dan timnya mempublikasikan temuan mereka terobosan 16 Desember di Science.
Efisiensi teoritis maksimum dari sel surya silikon yang digunakan saat ini adalah sekitar 31 persen, karena banyak dari energi matahari memukul sel yang terlalu tinggi untuk diubah menjadi listrik digunakan. Energi itu, dalam bentuk “elektron panas,” adalah bukan hilang sebagai panas. Menangkap elektron panas berpotensi dapat meningkatkan efisiensi dari solar-ke-konversi daya listrik sampai setinggi 66 persen.
Zhu dan timnya sebelumnya menunjukkan bahwa mereka elektron panas bisa ditangkap dengan menggunakan nanocrystals semikonduktor. Mereka dipublikasikan bahwa penelitian di Science pada 2010, namun Zhu mengatakan implementasi aktual dari teknologi yang layak berdasarkan penelitian yang sangat menantang.
“Untuk satu hal,” kata Zhu, “bahwa 66 persen efisiensi hanya dapat dicapai ketika sinar matahari yang sangat terfokus digunakan, bukan hanya sinar matahari mentah yang biasanya hits panel surya ini menciptakan masalah ketika mempertimbangkan rekayasa bahan baru atau perangkat..”
Untuk menghindari masalah itu, Zhu dan timnya telah menemukan alternatif. Mereka menemukan bahwa foton menghasilkan kuantum gelap “negara bayangan” dari mana dua elektron kemudian dapat ditangkap secara efisien untuk menghasilkan lebih banyak energi dalam pentacene semikonduktor.
Zhu mengatakan bahwa pemanfaatan mekanisme yang dapat meningkatkan efisiensi sel surya untuk 44 persen tanpa perlu untuk memfokuskan sinar matahari, yang akan mendorong penggunaan yang lebih luas dari teknologi surya.
Tim peneliti ini dipelopori oleh Wai-lun Chan, postdoctoral fellow di grup Zhu, dengan bantuan rekan-rekan postdoctoral Manuel Ligges, Askat Jailaubekov, Loren Kaake dan Luis Miaja-Avila.Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation dan Departemen Energi.
Ilmu Pengetahuan di Balik Discovery:
Penyerapan foton dalam semikonduktor pentacene menciptakan pasangan elektron-lubang disebut exciton bersemangat.
Exciton digabungkan kuantum mekanik ke “negara bayangan” gelap disebut multiexciton suatu.
Ini negara bayangan gelap dapat menjadi sumber yang paling efisien dari dua elektron via transfer ke bahan akseptor elektron, seperti fullerene, yang digunakan dalam penelitian ini.
Memanfaatkan negara bayangan gelap untuk menghasilkan dua kali lipat elektron dapat meningkatkan efisiensi sel surya untuk 44 persen.
Zhu dan timnya telah menemukan bahwa hal itu mungkin untuk melipatgandakan jumlah elektron dipanen dari satu foton sinar matahari menggunakan bahan semikonduktor organik plastik.
“Plastik produksi semikonduktor sel surya memiliki keuntungan besar, salah satunya adalah biaya rendah,” kata Zhu, seorang profesor kimia. “Dikombinasikan dengan kemampuan besar untuk desain molekul dan sintesis, penemuan kami membuka pintu untuk pendekatan baru yang menarik untuk konversi energi surya, yang mengarah ke efisiensi yang lebih tinggi.”
Zhu dan timnya mempublikasikan temuan mereka terobosan 16 Desember di Science.
Efisiensi teoritis maksimum dari sel surya silikon yang digunakan saat ini adalah sekitar 31 persen, karena banyak dari energi matahari memukul sel yang terlalu tinggi untuk diubah menjadi listrik digunakan. Energi itu, dalam bentuk “elektron panas,” adalah bukan hilang sebagai panas. Menangkap elektron panas berpotensi dapat meningkatkan efisiensi dari solar-ke-konversi daya listrik sampai setinggi 66 persen.
Zhu dan timnya sebelumnya menunjukkan bahwa mereka elektron panas bisa ditangkap dengan menggunakan nanocrystals semikonduktor. Mereka dipublikasikan bahwa penelitian di Science pada 2010, namun Zhu mengatakan implementasi aktual dari teknologi yang layak berdasarkan penelitian yang sangat menantang.
“Untuk satu hal,” kata Zhu, “bahwa 66 persen efisiensi hanya dapat dicapai ketika sinar matahari yang sangat terfokus digunakan, bukan hanya sinar matahari mentah yang biasanya hits panel surya ini menciptakan masalah ketika mempertimbangkan rekayasa bahan baru atau perangkat..”
Untuk menghindari masalah itu, Zhu dan timnya telah menemukan alternatif. Mereka menemukan bahwa foton menghasilkan kuantum gelap “negara bayangan” dari mana dua elektron kemudian dapat ditangkap secara efisien untuk menghasilkan lebih banyak energi dalam pentacene semikonduktor.
Zhu mengatakan bahwa pemanfaatan mekanisme yang dapat meningkatkan efisiensi sel surya untuk 44 persen tanpa perlu untuk memfokuskan sinar matahari, yang akan mendorong penggunaan yang lebih luas dari teknologi surya.
Tim peneliti ini dipelopori oleh Wai-lun Chan, postdoctoral fellow di grup Zhu, dengan bantuan rekan-rekan postdoctoral Manuel Ligges, Askat Jailaubekov, Loren Kaake dan Luis Miaja-Avila.Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation dan Departemen Energi.
Ilmu Pengetahuan di Balik Discovery:
Penyerapan foton dalam semikonduktor pentacene menciptakan pasangan elektron-lubang disebut exciton bersemangat.
Exciton digabungkan kuantum mekanik ke “negara bayangan” gelap disebut multiexciton suatu.
Ini negara bayangan gelap dapat menjadi sumber yang paling efisien dari dua elektron via transfer ke bahan akseptor elektron, seperti fullerene, yang digunakan dalam penelitian ini.
Memanfaatkan negara bayangan gelap untuk menghasilkan dua kali lipat elektron dapat meningkatkan efisiensi sel surya untuk 44 persen.
No comments:
Post a Comment