Futuro das Células Solares com Energia Solar em Nanotecnologia

Introdução

Para entender a quantidade de energia gerada pelo sol, é útil compará-lo à geração de energia pelas maiores barragens do mundo. A barragem das Três Gargantas em Hubei China tem o capacidade de gerar 10 milhões de megawatts de energia ao longo de um ano, enquanto o Sol pode gerar 385 bilhões de megawatts de energia em apenas um segundo. No entanto, uma quantidade muito pequena de energia chega à Terra e uma quantidade ignorável dessa energia recebida é convertida em formas de energia disponível na Terra. Portanto, espera-se que ciência e tecnologia definam mais local eficiente para a dureza mais significativa no Monte de energia que é perdido em um segundo na Terra.

Contribuição da nanotecnologia para a tecnologia de células solares

Energia solar é o calor do Sol e sua luz radiante que pode ser aproveitado usando uma série de tecnologias disponíveis, como fotovoltaica células, arquitetura solar, aquecimento solar, energia solar térmica, artificial fotossíntese e usinas de sal derretido. De fato, o Sol é um essencial fonte de tecnologias energéticas sustentáveis caracterizadas como ativas solar ou solar passivo, dependendo de como a energia solar é capturada, distribuiu ou converteu na energia solar. Sistemas fotovoltaicos, solares aquecimento de água e energia solar concentrada são classificados entre solar ativo técnicas. Por outro lado, técnicas solares passivascompreendem edifícios com orientação ao Sol para capturar o máximo de energia possível e o uso de materiais que favorecem a massa térmica ou propriedades de dispersão da luz. O enorme quantidade de energia solar disponível torna uma fonte notavelmente atraente para gerar eletricidade. Há um fato de que o desenvolvimento de inesgotável, sustentável, tecnologias de energia solar acessíveis podem ter benefícios a longo prazo. A energia solar é capaz de aumentar a segurança energética dos países, fornecendo um fonte de energia renovável, indígena e independente e reduzir a poluição, melhorar sustentabilidade, diminua as consequências do aquecimento global e mantenha o preço de combustíveis fósseis baixos.

Nos últimos anos, tem havido uma tendência crescente na indústria de células solares e a fabricação de painéis solares e células solares altamente eficientes. No entanto, a tecnologia atual não é eficiente o suficiente e é muito cara para fabricar células solares para fins de geração de eletricidade em larga escala. Pelo contrário, houve realizações potenciais em tecnologias capazes de oferecer melhores oportunidades para produzir uma relação custo-benefício e ainda mais células solares eficientes. Além disso, os pontos quânticos têm qualidade para mudar a indústria de células solares também. A nanotecnologia tem capacidade para aumentar a eficiência das células solares, mas a aplicação mais promissora de nanotecnologia na indústria de células solares é a redução considerável no custo de fabricação. Células fotovoltaicas à base de CdTe, CuInGaSe ( CIGS ), CuInSe ( CIS ),e vários materiais orgânicos estão sendo progressivamente desenvolvidos em para reduzir o preço e a quantidade de energia gerada. Portanto, o aplicação de nanotecnologia no projeto e fabricação de células solares baratas pode definitivamente ajudar a preservar o meio ambiente ¹.

Desvantagens das células solares convencionais

As células solares convencionais têm algumas desvantagens tão caras custo de fabricação e baixa eficiência. O problema é com menos a eficiência é quase inevitável devido ao uso de células de silício. O motivo é os fótons da luz solar têm energia suficiente e a energia da lacuna da banda grande o suficiente para nocautear um elétron. No caso de menos energia do fóton comparado à energia da folga da banda, a energia extra é perdida como calor. O dois fatores importantes mencionados acima são responsáveis pela perda de cerca de 70% do incidente energia solar em células solares ¹.

Para obter mais informações sobre as utilizações da nanotecnologia nas mudanças climáticas,

você podeleia nossa postagem no blog aqui. 

Vantagens das células solares nanoestruturadas

Nanopartículas com sua física química intensificada e promovida propriedades e a excelente relação superfície / área podem ser usadas como nanoestruturadas camadas revestidas nas células solares de película fina, levando a três vantagens principais. Antes de tudo, o caminho óptico eficaz para absorção de luz é muito maior do que a espessura real do filme por causa de várias reflexões. Segundo, elétrons e orifícios gerados pela luz devem ser transmitidos por um período muito mais curto caminho até que a perda de recombinação seja reduzida notavelmente. No resultado, o espessura da camada de absorção das células solares com filmes finos nanoestruturados pode ser de quase 150 nanômetros em vez de vários micrômetros no tradicional células solares de película fina. Como terceira e última vantagem,várias camadas de o gap da banda de energia pode ser projetado com base nas aplicações desejadas usando vários tamanhos de nanopartículas ¹. A aplicação de nanomateriais na fabricação de células solares pode tenha outros benefícios também. Pode reduzir consideravelmente os custos de instalação através de fabricação de rolos flexíveis em vez de painéis cristalinos rígidos e rígidos. Direita agora, as células solares que tiram vantagem da nanotecnologia não são tão eficiente como os tradicionais, mas seu custo é baixo. No decorrer de um tempo, as células solares baseadas em nanomateriais podem ser mais baratas e se os pontos quânticos também estão incluídos na fabricação, maiores eficiências também são possíveis alcançar.

Desenvolvimento de células solares baseadas em nanotecnologia

Projetos de pesquisa de todo o mundo se concentraram em encontrar células solares altamente eficientes. Em um estudo, nanossheets fosforenos foram projetados para produzir células solares com preço potencialmente mais barato e maior eficiência em comparação com os de silício células solares. Há tentativas de desenvolver células solares baseadas no grafeno em quais folhas de grafeno são separadas por carbonato de lítio que produz 3D resultante grafeno para substituir a platina na célula solar sensibilizada por corante eficiência de conversão elétrica de 7,8%. Outra célula solar de subdesenvolvimento a tecnologia é baseada em pontos quânticos de sulfeto de índio e cobre que são semelhantes aos pontos quânticos que contêm Pb, Cd e Cu que são considerados tóxicos e também caro. Em um projeto diferente,uma tecnologia de célula solar é investigada feito de folhas grossas de grafeno e molibdênio de molécula única diselenida. Espera-se que a célula solar gere 1000 vezes mais do que células solares convencionais. Outra tecnologia de células solares baseada em grafeno foi desenvolvido no qual o grafeno é revestido com nanofios de óxido de zinco. É esperado que essa modificação poderia levar à produção de produtos flexíveis e de baixo custo células solares com maior eficiência. Em um método chamado Aerotaxy, semicondutor nanofios são cultivados em nanopartículas de ouro. Alguns conjuntos próprios são aplicados para alinhar os nanofios de um substrato usados principalmente na fabricação de células solares e outros dispositivos elétricos. As nanopartículas de ouro nesta técnica são usadas você em vez de substrato de silício.As nanopartículas de ouro substituem o silício substrato no qual são construídas células solares convencionais à base de semicondutores.

Conclusão

Há um fato de que o mundo hoje precisa de fontes renováveis e sustentáveis energia limpa mais do que nunca, a fim de interromper o uso de combustíveis fósseis que contribuir com uma quantidade significativa de poluição para a atmosfera e cuidar de as tendências crescentes nas demandas de energia. Deve haver muita pesquisa para introduzir as plataformas mais eficientes para converter a energia solar em eletricidade. Em relação às propriedades intrigantes e aumento da área de superfície para prender uma enorme quantidade de fótons, os nanomateriais podem desempenhar um papel importante em desenvolvimento de células solares e aproveitamento da enorme quantidade de calor e energia que vem do sol.