Nanovamzdeliai kaip saulės elementas

Anglies vamzdelis naudoja šviesos energiją, kad efektyviai išlaisvintų elektronus

Nanodaudrių fotodiodas © Nathanas Gaboras
skaityti garsiai

Naudodami anglies nanovamzdelį vietoj įprasto silicio puslaidininkio, amerikiečių tyrėjai pirmą kartą pagamino visiškai naujos rūšies saulės elementų pagrindinius blokus. Dabar „Moksle“ pristatytą fotodiodą sudaro tik vienas nanovamzdelis, kuris ypač efektyviai paverčia šviesą elektros srove ir dar labiau ją sustiprina. Tai atveria naujas galimybes ateityje naudoti labai efektyvius saulės elementus.

Impulsas bandymui naudoti nanovamzdelį kaip saulės elemento pagrindą davė ankstesnius tyrimus, kuriuose mokslininkai jau buvo sukūrę diodą iš vienos sienos anglies nanovamzdelio. Iš esmės tai buvo paprastas tranzistorius, leidžiantis tekėti tik viena kryptimi. Kornelio universiteto mokslininkai, vadovaujami Paulo McEueno ir Jiwoong parko, domėjosi, kas nutiks, jei jie padarys ką nors panašaus ir apšvies tai šviesa.

Nanovamzdeliai bombarduojami lazerio spinduliais

Savo eksperimentui mokslininkai taip pat panaudojo vienos sienelės anglies nanovamzdelį, iš esmės ne daugiau kaip suvyniotą grafeno sluoksnį, kurio dydis yra DNR molekulė. Vamzdis juos užkabino tarp dviejų elektrinių kontaktų, sujungdamas du elektrinius polius, vieną teigiamą ir vieną neigiamą. Tada jie nukreipė skirtingų spalvų temperatūros lazerio pluoštus į nanovamzdelį ir išmatavo, kiek elektros srovės sukuriama.

Elektronų sklidimas

Paaiškėjo, kad nanovamzdelis leido tekėti žymiai daugiau srovės, nei tikėtasi. Proceso metu didesnė kritulių energija fotonų pavidalu netgi padaugino tekančių elektronų kiekį. Tolesnis tyrimas taip pat atskleidė, kodėl: Dėl įtemptos cilindrinės nanovamzdelio struktūros elektronai galėjo išsispausti tik po vieną. Jie buvo sujaudinti ir iš struktūros išleido daugiau elektronų, kurie sustiprino upę ir tokiu būdu srovę.

Efektyvus šviesos energijos panaudojimas

Pasak tyrėjų, tokie nanovamzdeliai atspindėtų beveik idealią fotoelektrinę elementą, nes jie tiesiog „daugina“ elektronus šviesos įtaka. Priešingai nei įprasti saulės elementai, šie nanodaleliai nepraras šilumos energijos. Brangus aušinimas ir mažas efektyvumas nebebus problema. displėjus

„Mes čia neturime tik naujos medžiagos, mes ją jau panaudojome vienoje programoje - tikrą saulės elementą“, - aiškina Nathanas Gaboras, pagrindinis tyrimo autorius.

Tačiau jis pabrėžia, kad nors jie pagamino saulės elementą labai mažu mastu, norint sukurti iš jo tikrą, ekonomiškai perspektyvesnę gamyklą, dar reikia šiek tiek padirbėti. „Tačiau mes čia pastebėjome, kad fizika yra tam pritaikyta“, - sako Gabor.

(Kornelio universitetas, 2009 09 11 - NPO)