บาคาร่าเว็บตรง ความผิดปกติทางวิศวกรรมทำให้เซลล์แสงอาทิตย์บางเฉียบมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ

บาคาร่าเว็บตรง เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด Ultrathin มีประสิทธิภาพสูงสุดเป็นประวัติการณ์ ด้วยวิธีการผลิตแบบใหม่ที่แนะนำความผิดปกติเฉพาะประเภทภายในโครงสร้างนาโนคริสตัลไลน์ของเซลล์ เซลล์ประเภทนี้มีต้นทุนต่ำ มวลลดลง และปลอดสารพิษ ทำให้เซลล์ประเภทนี้เหมาะสำหรับการรวมเข้ากับรถยนต์ หลังคา หรืออุปกรณ์เคลื่อนที่ และวิธีการผลิตแบบใหม่ที่คล่องตัวช่วยปูทางสำหรับการผลิตขนาดใหญ่

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิกอนทั่วไปนั้น

มีประสิทธิภาพสูงในการผลิตไฟฟ้าจากแสงแดด อย่างไรก็ตาม การประดิษฐ์เป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและสิ้นเปลืองพลังงาน ส่งผลให้อุปกรณ์ดังกล่าวมีน้ำหนักและเทอะทะ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในบางแง่มุม แต่มักจะมีองค์ประกอบที่เป็นพิษ (เช่น ตะกั่วหรือแคดเมียม) หรือหายากและมีราคาแพง (เช่น อินเดียมหรือเทลลูเรียม) ในช่วงกลางปี ​​2010 ทางเลือกอื่นเกิดขึ้นเมื่อนักวิจัยจาก Institute of Photonic Sciences (ICFO) ในสเปนได้พัฒนาเซลล์ที่มีต้นทุนต่ำและไม่เป็นพิษโดยอิงจาก AgBiS 2นาโนคริสตัล นาโนคริสตัลเหล่านี้สามารถประดิษฐ์เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความหนาเพียง 35 นาโนเมตรผ่านกระบวนการสะสมทีละชั้น แต่ด้วยประสิทธิภาพประมาณ 6% เมื่อเทียบกับ 25% หรือมากกว่าสำหรับซิลิคอน วัสดุดังกล่าวยังไม่สามารถแข่งขันในเชิงพาณิชย์ได้

วิศวกรรมความผิดปกติของประจุบวก

เพื่อเพิ่มการดูดกลืนแสงของ AgBiS 2นักวิจัยจาก ICFO ร่วมกับผู้ทำงานร่วมกันจาก University College และ Imperial College ในสหราชอาณาจักรได้ตรวจสอบผลกระทบที่ไอออนบวก (ไพเพอร์) ที่ไม่เป็นระเบียบมีต่อคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุ หลังจากพบหลักฐานเกี่ยวกับความไม่เท่าเทียมกันเนื่องจากพื้นที่ที่มี Ag- หรือ Bi-rich ที่ก่อตัวขึ้นภายใน nanocrystals พวกเขาใช้การคำนวณทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่น (DFT) เพื่อกำหนดผลกระทบของความไม่เป็นเนื้อเดียวกันเหล่านี้ 

จากการคำนวณเหล่านี้ พวกเขาสรุปได้ค่อนข้างตรง

กันข้ามว่าการจัดวางข้อบกพร่องอย่างระมัดระวังในโครงข่ายผลึก ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า “วิศวกรรมความผิดปกติของไอออนบวก” ส่งผลให้มีการกระจายไอออนบวกที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น เพราะมันส่งเสริมการย้ายถิ่นของไอออนิก จากนั้นจึงใช้กระบวนการที่เรียกว่าการหลอมที่อุณหภูมิต่ำเพื่อผลิตตัวอย่าง AgBiS 2ด้วยคุณสมบัติที่กำหนด

เมื่อนักวิจัยวางเซลล์ที่ทำจากวัสดุที่ปรับให้เหมาะสมภายใต้แสงแดดเทียม พวกเขาบันทึกประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเกินกว่า 9% ซึ่งเป็นสถิติสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดบางเฉียบชนิดนี้ พวกเขายังเห็นการดูดกลืนแสงในช่วงสเปกตรัมกว้าง ตั้งแต่รังสีอัลตราไวโอเลต (400 นาโนเมตร) ไปจนถึงอินฟราเรด (1000 นาโนเมตร) อุปกรณ์ของพวกเขาซึ่งประดิษฐ์ขึ้นบนแก้ว/อินเดียม-ทิน-ออกไซด์ และเคลือบด้วยสารละลายโพลี-ไตรอะริล-เอมีน มีความหนาไม่เกิน 100 นาโนเมตร ทำให้บางกว่าเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง (PV) แบบฟิล์มบางในปัจจุบันถึง 10-50 เท่า และบางกว่าซิลิคอนพีวีถึง 1,000 เท่า

บนเส้นทางที่สดใส Gerasimos Konstantatosนักฟิสิกส์ ICFO ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยและร่วมเขียนบทความในNature Photonicsที่อธิบายเรื่องนี้ กล่าวว่าผลงานของทีมแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าการเปลี่ยนแปลงการจัดลำดับอะตอมของวัสดุส่งผลต่อคุณสมบัติทางออปโตอิเล็กทรอนิกส์อย่างไร วิศวกรรมวัสดุประเภทนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในด้านอื่นๆ เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยา และ Konstantatos ตั้งข้อสังเกตว่าวิธีการของทีมทำเครื่องหมายในกล่องจำนวนมากสำหรับอุตสาหกรรม PV ซึ่งรวมถึงต้นทุนต่ำ ความสามารถในการปรับขนาด และการใช้องค์ประกอบที่ไม่เป็นพิษ

เซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นบางเฉียบได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพ

Alwin Dausนักวิจัยจาก RWTH Aachen University ในเยอรมนีซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาของ ICFO กล่าวว่าการทำความเข้าใจว่าการแยกไอออนบวกพัฒนาขึ้นอย่างไรและจะควบคุมได้อย่างไรสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญสำหรับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่มีต้นทุนต่ำ เขาเสริมว่ากระบวนการสร้างทีมนั้นเหมาะสำหรับการขยายขนาด อย่างไรก็ตาม Daus แนะนำว่าการใช้นาโนคริสตัลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ~ 6 นาโนเมตรสามารถพิสูจน์อุปสรรคต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพต่อไปได้ เนื่องจากความยาวการแพร่กระจายสำหรับตัวพาประจุในวัสดุประเภทนี้มีเพียง 25 นาโนเมตรเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เขาเน้นว่าการวิจัยมีความสำคัญเนื่องจากความต้องการสูงภายในชุมชนพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับสารประกอบอนินทรีย์เซลล์สุริยะที่มีเสถียรภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

Konstantatos กล่าวว่าตอนนี้ทีมงานวางแผนที่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของเซลล์ (V oc ) ซึ่งปัจจุบันคือ 0.5V “V ocเป็นการวัดว่าโซลาร์เซลล์สามารถดึงแรงดันไฟออกมาได้มากแค่ไหน และสัมพันธ์กับแถบคาดของเซมิคอนดักเตอร์ เราควรคาดหวังว่าจะได้รับสูงถึง 0.7–0.8V” เขาบอกPhysics World อีกทางเลือกหนึ่งที่เร็วกว่าคือเทคนิคการทดสอบแอนติเจน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการตรวจหาโปรตีนไวรัสที่เฉพาะเจาะจง เช่น โปรตีนขัดขวาง ซึ่งพบบนผิวของไวรัส อย่างไรก็ตาม การทดสอบแอนติเจนนั้นแม่นยำน้อยกว่าการทดสอบ PCR ด้วยซ้ำ ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาไม่สามารถวัดปริมาณไวรัสที่มีอยู่ได้

เซ็นเซอร์ควอนตัมตามศูนย์ NV

จากงานใหม่โดยPaola Cappellaro , Mohammad Kohandelและเพื่อนร่วมงาน นี่คือจุดที่เซ็นเซอร์ควอนตัมสามารถเข้ามาในตัวของมันเองได้ แม้ว่าจะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเซ็นเซอร์ดังกล่าวได้กลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการตรวจจับสัญญาณทางเคมีและชีวภาพ และทีม Waterloo ได้ระบุเซ็นเซอร์ตามศูนย์ไนโตรเจนในเพชรที่มีแนวโน้มว่าจะมีแนวโน้มดีเป็นพิเศษ

แผนภาพแสดงขั้นตอนต่างๆ ของแผนการทดสอบที่เสนอ

ห่วงโซ่ของเหตุการณ์: โครงการทดสอบที่เสนอโดยทีมงาน ก) ตัวอย่างถูกนำมาจากผู้ที่มีแนวโน้มว่าจะติดเชื้อโควิด และ b) ส่งผ่านช่องไมโครฟลูอิดิกที่มีเพชรนาโนที่ “ตกแต่ง” ด้วยสารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับอาร์เอ็นเอของไวรัสใดๆ ที่มีอยู่ในลักษณะที่ส่งผลกระทบ ง) เวลาที่ต้องใช้สำหรับศูนย์ NV ในเพชรเพื่อเปลี่ยนสถานะควอนตัม (มารยาท: Changhao Li, Paola Cappellaro, et al. , แก้ไขโดย MIT News)

ศูนย์ NV เป็นข้อบกพร่องในโครงตาข่ายเพชรที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่อยู่ติดกันในโครงตาข่ายถูกแทนที่ด้วยอะตอมไนโตรเจนและไซต์ขัดแตะที่ว่างเปล่า เมื่อรวมกันแล้ว อะตอมของไนโตรเจนและตำแหน่งที่ว่างจะมีพฤติกรรมเป็นเอนทิตีที่มีประจุลบโดยมีสปินที่แท้จริงและระดับย่อยของสปินสามระดับ m s  = 0⟩ และ | m s  = ±1⟩ บาคาร่าเว็บตรง