Neue, langlebigere Solarzellen, inspiriert durch Bienenwaben-Design von Insektenaugen - Aufstrebende Tech - 2019

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Anonim

Biomimikry ist die Nachahmung von Modellen oder Systemen in der natürlichen Welt mit dem Ziel, menschliche Probleme zu lösen. Es ist etwas, das in der Robotik ein wenig behandelt wurde, wobei sich Forscher von Arten natürlich vorkommender Fortbewegung oder Materialien inspirieren ließen. Ähnliches tun Forscher der Stanford University mit einem neuen Photovoltaik-Projekt - nur dass sie das Design eines Insektenauges nutzen, um eine neue Generation von Solarzellen zu inspirieren.

Ihre Arbeit besteht darin, das zusammengesetzte Auge eines Insekts nachzubilden, indem sie mehrere winzige Solarzellen aus einem photovoltaischen Material namens Perowskit in einem hexagonalen Gerüst zusammenpacken. Wenn sie auf diese Weise zusammengepackt werden, sind sie haltbarer, wenn die Zellen mit Hitze, Feuchtigkeit oder mechanischer Belastung in Kontakt kommen.

Das sind Dinge, mit denen normale Sonnenkollektoren ohne Zwischenfälle umgehen können. Perovskit ist jedoch ein extrem empfindliches Material, das leicht bricht. Durch die Verwendung eines dichten Wabenmusters wird dieser Effekt gemildert. Es bedeutet auch, dass, wenn ein Segment der Solarzelle bricht, Hunderte mehr noch funktionieren werden.

In Tests fanden die Forscher heraus, dass ihr Material Temperaturen von 185 Grad Fahrenheit und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85 Prozent über einen Zeitraum von sechs Wochen ohne negative Auswirkungen überstehen konnte.

Der Grund, warum Perowskit trotz seiner Schwäche ein wünschenswertes Material ist, ist, dass es billig und einfach herzustellen ist, während sich seine Effizienz in den acht Jahren seit seiner Einführung stark verbessert hat. "Aus jeder kleinen Perowskit-Zelle, die wir von einer planaren Solarzelle erhalten würden, erhielten wir fast die gleichen Leistungsumwandlungseffizien", sagt Reinhold Dauskardt, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften an der Universität Stanford und leitender Autor der Studie. "Wir haben also einen enormen Anstieg der Bruchfestigkeit erreicht, ohne Abstriche bei der Effizienz zu machen."

Wir werden abwarten müssen, ob sich dieses Solarzellenkonzept durchsetzt, aber es ist sicherlich ein faszinierender Beweis für das Konzept. Zwischen diesem und anderen ähnlich faszinierenden "unsichtbaren" Solarpanelprojekten mangelt es derzeit nicht an innovativen Arbeiten im Bereich der Photovoltaik.

Ein Forschungspapier, das dieses Projekt beschreibt, wurde kürzlich in der Zeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht .