Nanopartikel zusammensetzen sich selbst zusammen, um Sonnenenergie zu Vorteil verschaffen

Solarthermische Technologie ist eine vielversprechende umweltfreundliche Energiegewinnungsmethode mit einer potenziellen Rolle unter dieser Problemlösung dieser Notlage dieser fossilen Energieträger.

Die Technologie wandelt Sonnenlicht in Wärmeenergie um, nichtsdestotrotz es ist schwierig, die Energiedissipation zu unterdrücken und synchron eine hohe Aufsaugung aufrechtzuerhalten. Bestehende Solarenergie-Harvester, die aufwärts Mikro- oder Nanotechnik beruhen, verfügen nicht obig ausreichende Skalierbarkeit und universelle Verwendbarkeit und erfordern eine neuartige Strategie für jedes eine leistungsstarke Solarlichterfassung unter gleichzeitiger Vereinfachung dieser Herstellung und Reduzierung dieser Wert.

In APL Photonics von AIP Publishing entwarfen Forscher dieser Harbin University, dieser Zhejiang University, des Changchun Institute of Optics und dieser Nationalistisch University of Singapore verdongeln Solar-Harvester mit verbesserten Energieumwandlungsfähigkeiten.

Dies Gerät verwendet ein quasiperiodisches Warenmuster im Nanomaßstab – dasjenige heißt, dasjenige meiste davon ist ein abwechselndes und konsistentes Warenmuster, während dieser verbleibende Teil zufällige Defekte enthält (im Unterschied zu einer nanofabrizierten Struktur), die seine Leistung nicht erschweren. Tatsächlich erhoben die Lockerung dieser strengen Anforderungen an die Periodizität dieser Struktur die Skalierbarkeit des Geräts erheblich.

Jener Herstellungsprozess nutzt selbstorganisierende Nanopartikel, die basierend aufwärts ihren Wechselwirkungen mit benachbarten Partikeln ohne externe Anweisungen eine organisierte Materialstruktur zusammenschreiben.

Die vom Gerät gewonnene Wärmeenergie kann mithilfe von thermoelektrischen Materialien in Strom umgewandelt werden.

„Sonnenenergie wird denn elektromagnetische Woge in einem breiten Frequenzbereich veräußern“, sagte dieser Schreiber Ying Lithium von dieser Zhejiang University. „Ein guter solarthermischer Harvester sollte in dieser Stellung sein, die Woge zu einsaugen und sehr warm zu werden und in diesem Zusammenhang Sonnenenergie in thermische Leistungsabgabe umzuwandeln. Jener Prozess erfordert eine hohe Aufsaugung (100% ist perfekt), und ein solarthermischer Harvester sollte wenn schon seine Wärmestrahlung unterdrücken Erhaltung dieser thermischen Leistungsabgabe, welches verdongeln niedrigen thermischen Emissionsgrad erfordert (Null bedeutet keine Strahlung).“

Um selbige Ziele zu glücken, ist ein Harvester normalerweise ein System mit einer periodischen nanophotonischen Struktur. Die universelle Verwendbarkeit und Skalierbarkeit dieser Module kann jedoch aufgrund dieser Starrheit des Musters und dieser hohen Herstellungskosten restriktiv sein.

„Im Unterschied zu früheren Strategien wird unsrige quasiperiodische nanophotonische Struktur durch Eisenoxyd (Fe3O4)-Nanopartikel selbstorganisiert und nicht durch eine umständliche und kostspielige Nanofabrikation“, sagte Lithium.

Ihre quasiperiodische nanophotonische Struktur erreicht ein hohes Absorptionsvermögen (größer denn 94 %), ein unterdrücktes thermisches Emissionsvermögen (weniger denn 0,2) und unter natürlicher Sonneneinstrahlung weist dieser Absorber verdongeln schnellen und signifikanten Temperaturanstieg aufwärts (größer denn 80 Qualität Celsius).

Basierend aufwärts dem Absorber baute dasjenige Team verdongeln flexiblen planaren thermoelektrischen Solar-Harvester, dieser eine signifikante Haltespannung von obig 20 Millivolt pro Quadratzentimeter erreichte. Sie erwarten, dass es 20 Leuchtdioden pro Quadratmeter Sonneneinstrahlung antreibt. Welche Strategie kann Anwendungen mit weniger bedeutend Literleistung für jedes eine flexiblere und skalierbarere Technologie dieser Solarenergiegewinnung herhalten.

„Wir wünschen, dass unsrige quasiperiodische nanophotonische Struktur andere Funktionieren inspirieren wird“, sagte Lithium. „Welche überaus vielseitige Struktur und unsrige Grundlagenforschung können verwendet werden, um die Obergrenze dieser Solarenergiegewinnung zu erkunden, wie z. B. flexible, skalierbare thermoelektrische Solargeneratoren, die denn unterstützende Solarenergiegewinnungskomponente herhalten können, um die Gesamteffizienz von Photovoltaikarchitekturen zu steigern.“

Forschungsbericht: „Skalierbarer selektiver Absorber mit quasi-periodischer Nanostruktur für jedes geringgradige Solarenergiegewinnung“

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Amerikanisches Institut für jedes Physik

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