Blu-ray muudab päikesepatareid efektiivsemaks

Salvestatud plaatide nano-muster suurendab päikesepatareide energiasaaki

Salvestatud Blu-ray-nano muster sobib ideaalselt päikesepatareide tuupimiseks © freeimages
ettelugemist

Filmiketas mallina: Kirjeldatud Blu-ray bittide muster võib muuta päikesepatareid efektiivsemaks. Sest see kvaasufällige paigutus neelab valgust eriti hästi, nagu tõestavad USA teadlased hämmastavalt lihtsas praktilises katses. Nad kasutasid mallina lihtsalt tavalist filmifilmi Blu-ray, et bitimustrit õhukese kilega päikeseelemendi pinnale üle kanda. Selle tulemusel tõusis päikesepatareide efektiivsus peaaegu 12 protsenti, teatasid teadlased ajakirjas "Nature Communications".

HD-filmide või muude suurte failide salvestamise osas on Blu-ray juba ammu asendanud CD või DVD. Salvestamiseks teisendatakse videosignaalid kõigepealt digitaalseks koodiks. Spetsiaalsed veaparanduse algoritmid muudavad seda natuke. Seejärel põletab laser selle bittide jada seeria pisikestena, erinevalt pikkade sälkudega Blu-ray-toorikul. Ketas loob seega kontsentrilise mustri sälkude ja saarte ridadest, mille pikkus on vahemikus 150 kuni 525 nanomeetrit.

Mitte täiesti juhuslikult, aga ka tellimata

Ja sellel mustril on kõik, sest see on peaaegu juhuslik nanostruktuur. "Sellised struktuurid on ka looduses tavalised, näiteks lindude ja putukate värvikirevas sulestikus, " selgitavad Alexander Smith Northwesterni ülikoolist ja tema kolleegidest. Need struktuurid on võimelised valgust eriti tõhusalt neelama või lükkavad teadlikult tagasi ainult teatud spektraalvahemikud. See muudab need ka tehnoloogia jaoks huvitavaks: nende eriti hea valguse neeldumine võib näiteks muuta valgusdioodid või päikesepatareid efektiivsemaks.

Kuid selliste kvaasi-juhuslike nanomõõtmeliste struktuuride loomiseks on vaja eriti kalleid ja kalleid valmistamisprotsesse - tavaliselt. "Kuid huvitaval kombel on selline muster juba olemas - massitarbijaartiklis: Blu-ray, " ütlevad teadlased. Nende analüüsist selgus, et kirjeldatud Blu-ray bitistruktuur oleks ideaalne footonite absorbeerimiseks kogu Päikesespektris.

Digitaalseid andmeid hoitakse optilistel andmekandjatel pisikeste sälkudena - siin CD-l, Blu-ray-l, sälgud on sarnased, kuid palju väiksemad ja kitsamad. Akroti / CC-by-sa 2, 5 gen

Blu-ray kui mustrimall

Selle proovimiseks töötasid Smith ja tema kolleegid välja meetodi Blu-ray kvaasjuhusliku struktuuri ülekandmiseks õhukese kilega päikeseelemendile. Selle praktilise katse jaoks eemaldasid teadlased esmalt Hollywoodi filmiga „Police Story 3“ kirjeldatud Blu-ray-kihi lamineeritud kaitsekihi ja vabastavad seeläbi salvestatud andmete sälgud ja saared. kuva

Kivistunud polümeerühendiga valasid nad katmata pinna välja, luues mustri negatiivse šablooni. Seejärel kasutasid Smith ja tema kolleegid seda malli kvaas juhusliku struktuuri jäljendamiseks orgaanilise päikesepatarei toorikule. Nagu teadlased teatavad, kandis valmis päikesepatarei nüüd aktiivse kihi sälkude ja kõrgustena tüüpilist Blu-ray-mustrit. Palja silmaga oli see äratuntav tüüpilise sillerdava särana.

Imendumine ja tõhusus on paranenud

Kuid põhiküsimus oli see, kuidas Blu-ray muster mõjutas päikesepatarei jõudlust. Teadlased võrdlesid aga muidu identse ehitusega mustriliste ja korrastamata päikeseelementide valguse neeldumist ja praegust tootmist. Tulemus: kogu Blu-ray-jäljendiga päikesepatarei neeldumine paranes 21, 8 protsenti võrreldes normaalse -ga kogu neeldumisprofiili ulatuses, nagu teatasid Smith ja tema kolleegid. Selle tulemusel oli kvaasjuhusliku struktuuriga päikeseelemendi efektiivsus paranenud 11, 9.

Teadlaste sõnul demonstreerib see praktika väga selgelt, kuidas päikesepatareide valguskasutust saab nii lihtsa ja odava masstoodanguna toodetud tootega nagu "Blu-ray" "ära visata". Ja isegi kui see katse tehti orgaanilise päikesepatareiga, peavad nad väga tõenäoliseks, et Blu-ray mustrit saab üle kanda teist tüüpi päikesepatareidele, sealhulgas klassikalistele ränirakkudele.

"See avab paljutõotavaid viise, kuidas odavaid tarbekaupu saab kasutada palju kvaliteetsemate ja keerukamate rakenduste loomiseks, " väidavad teadlased. (Nature Communications, 2014; doi: 10.1038 / ncomms6517)

(Loodus, 26.11.2014 - MTÜ)