Hoppa till innehållet

Kolkvantprickar främjar utveckling av byggnadsintegrerade solceller

Publicerad: 22 februari 2021

En artikel skriven av forskare vid Luleå tekniska universitet som nyligen publicerades i tidskriften Energy & Environmental Science (EES) visar på stor potential hos kolkvantprickar (C-prickar) i lysande solkoncentratorer (LSC). Något som kan leda till bättre och mer effektiva solfångare.

Kolkvantprickar (C-prickar) är små partiklar med dimensioner ner till några nanometer, huvudsakligen sammansatta av kol, som uppvisar avstämbara optiska egenskaper. De kan absorbera selektivt solljus i ett specifikt färgintervall och återge en del av den absorberade strålningen som ett monokromatiskt ljus.

LSC: er är "aktiva" och färgade fönster som kan förvandla en del av solens ljus till elektricitet tack vare små solceller, placerade vid kanten av plattan.

− De LSC: er som vi studerade i detta arbete representerar ett stort framsteg mot produktion av billiga, högeffektiva och storskaliga solkoncentratorer. Vår forskning ger också en praktisk demonstration av hur förståelsen av kolprickars fysiska och optiska egenskaper kan resultera i förbättrad funktionalitet hos sådana enheter, säger Alberto Vomiero, professor i experimentell fysik vid Luleå tekniska universitet.

Rekordstor omvandlingseffektivitet

Författarna Alberto Vomeiro och Shujie You, båda aktiva inom forskningsämnet experimentell fysik på Luleå tekniska universitet, visar hur syntes av C-prickar och tillverkning av C-pricksbasfärdiga lysande solkoncentratorer kan användas för så kallade fotovoltaiska solcellssystem. En ny form av solceller inbyggda i en struktur snarare än tillagda senare. Studien, som genomfördes tillsammans med andra forskargrupper i Sverige, Kina och Italien, uppvisar stora fördelar med denna nya form av teknik.

− Vår studie uppvisade en rekordstor omvandlingseffektivitet under naturlig solljusbelysning efter koppling till kiselsolceller. Jämfört med konventionella oorganiska kvantprickar och färgämnen/polymerer visar våra resultat möjligheten att skapa miljövänliga, högeffektiva kolfiberprickar med storskaliga LSC: er genom skalbara produktionstekniker, säger Shujie You, biträdande professor i experimentell fysik, och säger att forskarna använde vanliga glasfönster för att generera solenergi.

− De producerade C-prickarna är inbäddade i plastfilm och belagda på vanligt glasfönster. Enheten kan producera elektricitet med solljus utan att förlora stora mängder genomskinlighet inom det synliga området.

Främjar BIPV-teknologier

Förhoppningen är att studien kan stärka utvecklingen av byggintegrerade solceller, ofta förkortat som BIPV.

− Att ersätta konventionella genomskinliga byggnadskomponenter som tak, fönster och fasader med svagt färgade ljusuppsamlare utan att offra byggnadens utseende kan vara ett sätt att öka BIPV-teknologier för energi- och miljöapplikationer, säger Alberto Vomiero.

Att få sin artikel publicerad i en de högst rankade tidskrifterna inom området ser forskarna som ett stort erkännande.

 − Energy & Environmental Science (EES) är en internationell tidskrift som ägnar sig åt publicering av exceptionellt viktig och agendasättande forskning med fokus på de globala och samhälleliga utmaningarna med att säkerställa energitillförsel och skydda vår framtida miljö. Att få vår artikel publicerad i EES innebär att vår forskning har erkänts som viktig och högkvalitativ av de bästa forskarna inom detta område. Det ger oss självförtroende och ökad entusiasm för att fortsätta vår forskning inom solskördsmaterial, konstaterar Shujie You.

Kontakt

Alberto Vomiero

Vomiero, Alberto - Professor tillika ämnesföreträdare

Organisation: Experimentell fysik, Materialvetenskap, Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Telefon: 0920-493139

You, Shujie - Universitetslektor

Organisation: Experimentell fysik, Materialvetenskap, Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Telefon: 0920-491505

Taggar