Hình thức và chức năng của cầu chì quang điện "kính màu"

Anonim

Hình thức và chức năng của cầu chì quang điện "Kính màu "

Thiết bị điện tử

Heidi Hoopes

Ngày 5 tháng 3 năm 2014

7 hình

Lá cờ Mỹ đầy màu sắc này trong thực tế là một pin mặt trời chức năng và trong suốt (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Một hệ thống lắp đặt kính màu đẹp mắt, một bảng quảng cáo đầy màu sắc, hoặc các hàng cửa sổ trên một tòa nhà văn phòng ... tất cả đều như pin mặt trời tạo ra điện? Nghiên cứu mới tại Đại học Michigan đưa ra phương pháp tạo ra các pin mặt trời trong suốt và đầy màu sắc như vậy bằng cách sử dụng thành phần silicon / hữu cơ lai, và hơn nữa tránh được một số vấn đề của pin mặt trời trong suốt và có màu trước đó.

Nhiều tùy chọn hiện có cho pin mặt trời màu phụ thuộc vào thuốc nhuộm, làm tán xạ ánh sáng và làm mờ nền, hoặc bộ lọc plasmonic hoặc photonic, có nhược điểm khi góc nhìn bị thay đổi dẫn đến thay đổi màu không mong muốn. Để tạo ra một pin mặt trời có màu tránh được những vấn đề này và cũng minh bạch, Jay Guo và nhóm nghiên cứu của ông đã đưa ra một vài quyết định quan trọng.

Đầu tiên, độ trong suốt cần một lớp bán dẫn mỏng, trong phạm vi 10-20nm, mỏng hơn nhiều so với pin mặt trời pha tạp silicon thông thường. Vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng một lớp silicon vô định hình (a-Si) chứ không phải silicon tinh thể. Ngành công nghiệp màn hình phẳng đã sử dụng a-Si và do đó có công nghệ hiện có để ký gửi các lượng lớn chất này, chẳng hạn như người ta có thể muốn tạo ra các cửa sổ bảng điều khiển năng lượng mặt trời lớn.

Thứ hai là vấn đề tạo màu. Nhóm nghiên cứu của Guo đã xác định rằng bằng cách lắng đọng các độ dày khác nhau của a-Si, họ đã thu được các màu khác nhau trong bảng kết quả: 6nm cho màu xanh lam, dày 11 nm cho màu xanh lá cây và 31nm cho màu đỏ, với những màu này họ đã nghiên cứu trong thí nghiệm này.

Sử dụng các ô màu này, nhóm của Guo đã tạo ra một lá cờ nhỏ của Mỹ dường như chỉ là thủy tinh trang trí, nhưng dưới ánh sáng mặt trời tạo ra gần 2 mA dòng điện với hiệu suất 2%. Ngược lại, các tấm pin mặt trời hữu cơ tinh khiết thường đạt được hiệu quả khoảng 10%. Theo định nghĩa, ánh sáng đang bị phản xạ trở lại vào mắt chúng ta khi chúng ta cảm nhận màu sắc, do đó, một tấm pin mặt trời có màu sẽ không có hiệu quả tương đương với thứ gì đó có màu đen.

Các nhà nghiên cứu cho biết đây là một trong những sự đánh đổi trong việc hoán đổi một số tiện ích để làm đẹp. Hơn nữa, Guo hình dung các tế bào màu, nhờ vào sự hấp dẫn của chúng, được sử dụng trên toàn bộ các mặt của tòa nhà thay vì chỉ trên mái nhà.

Nhóm nghiên cứu cũng tạo ra các tấm phản quang, thay vì trong suốt, như hình dưới đây.

Ngoài ra, các bảng màu không thay đổi màu sắc khi được xem ở góc 60-70 độ. Nhìn chằm chằm vào một góc mèo ở phía bên kia đường, bạn có thể sẽ thấy hiệu ứng tương tự như bạn đang nhìn vào chúng.

Một trong những ứng dụng mới được nhóm nghiên cứu đề xuất là mái nhà kính trong đó ánh sáng xanh và tia cực tím được hấp thụ để chuyển đổi thành điện năng, đồng thời truyền các bước sóng đỏ và xanh tối ưu bên dưới cho các nhà máy đang phát triển.

Nghiên cứu ban đầu được công bố trên báo cáo khoa học .

Trong video dưới đây, Guo mô tả nghiên cứu của mình và một số giá trị của dự án.

Nguồn: Đại học Michigan

Lá cờ Mỹ đầy màu sắc này trong thực tế là một pin mặt trời chức năng và trong suốt (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Một pin mặt trời màu cũng phản chiếu chứ không phải trong suốt (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Một thành viên của nhóm nghiên cứu kiểm tra độ dẫn điện của pin mặt trời màu (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Tất cả các khu vực của pin mặt trời cờ Mỹ trong suốt này đều dẫn điện (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Một pin mặt trời có màu phản chiếu, thay vì trong suốt (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Một pin mặt trời trong suốt được giữ dưới ánh sáng của cửa sổ (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)

Một pin mặt trời có màu phản chiếu, thay vì trong suốt (Ảnh: Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing)