A naptölcsér hozhat áttörést a napenergia kiaknázásában

A nanostrukturált anyagban a rugalmas nyújtás hatására úgy módosul az atomi szerkezet, hogy az egyes területek más-más hullámhosszú fény elnyelésére válnak alkalmassá.

A naptölcsér hozhat áttörést a napenergia kiaknázásában

Gyökeresen új metódust ötlöttek ki az MIT kutatói a napfény szélesebb spektrumának kiaknázására. A „naptölcsér” az anyagokban keletkező rugalmas feszültség előnyeit használja ki. A tölcsér szót részben átvitt értelemben használják a szakértők, hiszen az elektronokat és a lyukakat (elektronhiány) elektromos erőhatások irányítják a struktúra közepére, nem pedig a gravitáció. Az alapanyag maga azonban ténylegesen tölcsér formájú: a rendkívül vékony réteget egy lefelé irányuló mikroszkopikus tűvel megbökve nyújtják meg.

Az anyagban a nyújtás hatására rugalmas feszültség keletkezik, amely a központi terület felé haladva egyre jelentősebb. A változó mértékű feszültség elegendő mértékben módosítja az atomi szerkezetet ahhoz, hogy az egyes részek más-más hullámhosszú fény elnyelésére váljanak alkalmassá, messze túlhaladva a látható spektrum határain.

Az MIT kutatócsoportja számítógépen modellezte egy vékony réteg molibdén-diszulfid rugalmas nyújtását. Ennek során az atomi kötések hossza változik, és így módosulnak az elektronpályák (és ezzel az elektronok) energiaszintjeit. A naptölcsérben ezért a félvezető különböző pontjain más-más helyen lesz a tiltott sáv, így a különböző részek különböző hullámhosszakat nyelnek el a napsugárzásból.

A dolog másik előnye, hogy a fotonok által gerjesztett elektron-lyuk pár a tölcsér különleges szerkezetének és elektromos karakterisztikájának köszönhetően egyenesen a középpont felé vezetődik, szemben a szerves napelemekkel, ahol teljesen véletlenszerű az útjuk, ami esetükben jelentősen korlátozza a kinyerhető energia mennyiségét.

Az elgondolás megvalósítása az utóbbi évek technológiai áttörései nyomán vált lehetségessé. A molibdén-diszulfid a nanostrukturált anyaghoz többségéhez hasonlóan jelentős rugalmas nyújtásnak tehető ki gyakorlatilag bármennyi ideig. Az atomerő- és az elektronmikroszkópia területén végbement legújabb fejlesztéseknek köszönhetően pedig precízen kontrollálhatóvá és mérhetővé vált az anyagra kifejtett erőhatás és az annak nyomán jelentkező feszültség, így a kutatók mindennél pontosabb képet alkothatnak arról, hogy a nyújtás hatására hogyan fog viselkedni a megváltozott szerkezetű anyag.

 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward