2009年3月15日
想象一下使用印刷技术制造的柔性照明设备。想象一下,太阳能资源和任何传统能源一样可靠和便携。这些进展是研究的目标之一亚利桑那州立大学寻找更有效地利用太阳能和生产更节能、耐用和定制设计光源的方法。这项工作目前正得到两家国际公司的支持。
总部位于美国的Solterra Renewable Technologies Inc.和日本的Nitto Denko Corp.通过拨款投资370多万美元,帮助资助由亚利桑那州立大学工程学教授加桑·贾布尔(Ghassan Jabbour)领导的这项研究。
Jabbour的工作重点是在太阳能电池和固态照明中使用纳米材料和量子点。他说,这一欧洲杯足球竞彩领域的技术进步“将为新一轮更高效、更便携的电源和光源开辟道路,其形状和种类将尽可能多。”。
贾布尔在亚利桑那州立大学材料学院任教,他通过自己领导的先进光伏中心进行研究。欧洲杯足球竞彩该中心是亚利桑那州立大学可再生能源研究所的一部分。Jabbour还是柔性显示中心的光电子研究主任,该中心是该大学Ira A. Fulton工程学院的一部分。
照明印刷工艺
Jabbour说,这些赠款资助的工作将包括生产下一代太阳能电池所需的材料科学、物理学和工程解决方案的研究,这将降欧洲杯足球竞彩低生产欧洲杯线上买球成本,提高效率。
该项目是研究型大学为其国家带来经济效益的一个例子。每年,亚利桑那大学从他们的研究中为亚利桑那经济贡献了近10亿美元,其中大部分是由美国政府和州外实体资助的。大学带来的研究经费是有限的,只能用于它所支持的研究活动。它不能用来弥补大学其他部分预算的削减。
量子点/太阳能电池项目已经让一家小公司在亚利桑那州立大学研究园区开设了新的业务。Jabbour说,鉴于人们对太阳能越来越感兴趣,以及以更低成本生产太阳能的方法,该公司有望迅速增长。
加桑项目的主要科学和工程挑战之一涉及如何利用印刷技术制造当前太阳能电池的低成本替代品。Jabbour和他的团队其他成员撰写的关于印刷有机太阳能电池的研究文章继续被其他研究人员引用,比印刷超薄太阳能电池研究领域的任何其他文章都多。(超薄意味着它包含的材料厚度小于典型人类头发厚度的100倍。)欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台
印刷是大量生产太阳能电池的可行方法。一些印刷技术,如丝印(通常用于在纺织品上印刷标识、数字和图片),已经用于太阳能电池制造的某些方面。
印刷使大量的太阳能电池装置能够快速制造,从而最终降低成本。
Jabbour说:“在我们的工作中,我们将研究各种技术,如喷墨印刷、丝网印刷和卷对卷印刷(类似于报纸印刷技术),以了解哪种技术最适合太阳能电池的制造。”
光子的力量
这些项目的材料科学和工程方欧洲杯线上买球面涉及到材料的实验,这些材料在纳米尺度上表现出独特的特性,特别是利用光子实现更有效的能量转化为电能的材料。欧洲杯足球竞彩这种材料欧洲杯足球竞彩对入射太阳能的吸收光谱也更宽,这意味着它们可以更有效地利用太阳能将其转化为电能。
Jabbour说:“在大多数太阳能电池中,每吸收一个光子就产生一个电子-空穴对,这是传统的做法。”但他实验室的研究人员正在努力为每个光子产生更多的多个电子-空穴对,以提高能量转换效率。这是通过从入射光中吸收的每个光子产生更多的电子来实现的。
Jabbour解释说,在大多数散装半导体材料中,以合适的欧洲杯足球竞彩能量吸收入射光子(光量子)可以激发电子,使其穿过能带隙,从而产生电子-空穴对。但是,如果将材料制成更小的尺寸,比如量子点的尺寸,同样的光子可能会产生一个以上的电子-空穴对。
量子点是几纳米(一米的十亿分之一)大小的小粒子。欧洲杯猜球平台通过调整粒子的物理尺寸,可以微调它们欧洲杯猜球平台的光学和电子特性。Jabbour解释说,通过这样一个过程,材料的最终特性在体积尺寸上与相同材料的特性是不同的。欧洲杯足球竞彩
他说,挑战在于如何从这些点中提取大部分电荷,以电流的形式转移到由太阳能电池供电的设备上。
最近,电力转换率达到3%,令人鼓舞。随着更好的材料和设备结构的开发,这种效率将继续攀升,这是Jabbour工作的一部分,由赠款支持。欧洲杯足球竞彩
节能目标
更高效的太阳能电池只是解决美国日益增长的能源需求的一部分。贾布尔说,在传统系统中有效利用能源也同样重要。
他和他的团队正在研究的两项技术是相互关联的,涉及能源生产和能源节约。贾布尔说,尽管包括太阳能在内的替代能源得到了大力推动,但通过集中研究降低传统技术的电力消耗,可以取得很大成就。这项工作涉及到固态照明领域。
其中一项公司资助是支持直接针对低功率、纳米厚固态照明应用的纳米结构的材料和器件物理研究。欧洲杯足球竞彩
使用的材欧洲杯足球竞彩料是混合纳米材料,目标是从单一的建筑块白光发射。由这些材料制成的光源也将具有纳米级厚度,并可以使用9伏电池源在高亮度(欧洲杯足球竞彩相当于一个顶灯)下工作。Jabbour说,就像太阳能电池一样,这些光源在未来也可以打印出来。
照明设备的灵活性
“这两个项目的美妙之处在于它们与坚固的基材,包括灵活的基材的兼容性,”他说。
基板是一种可以在其上形成或制造电路或其他小型器件的材料。柔性基材(例如塑料、薄金属箔或布)使灯具更耐用,重量也比传统照明设备轻,并可制成各种形状。
Jabbour说:“想象一下,一束光可以根据用户的需求被切割成各种形状。”这样的进步还很遥远,但并非不可能。事实上,他指出,由无机荧光粉制成的,在120到150伏特电压下工作的印刷灯已经可用了。缺点是,目前它们只能在如此高的电压下工作。
这两项技术有望提供低成本、高效率的太阳能电池和可在薄而灵活的基片上制造的固态灯,从而实现重量轻