科学者たちは、効率的であるが高価な材料で作られた小さなソーラーパネルに広い領域から光を集めるソーラーコンセントレーターの新しい設計を提案しました。 Nature Communications誌によると、2つの顔料を使用しており、そのうちの1つは光を吸収し、もう1つはすでにソーラーパネルに光を再放出しています。
シリコン太陽電池は十分に安価ですが、効率には限界があります。このため、科学者は理論効率がはるかに高い代替ソーラーパネル材料を開発していますが、製造コストもはるかに高くなっています。このようなパネルのコストを経済的に実行可能なレベルに削減するために、エンジニアは小さなパネルを使用し、はるかに広い領域からそれらに光を集中させることを提案します。光学濃縮器に加えて、一部の研究者は、光を吸収してソーラーパネルに再放出する蛍光濃縮器の使用を提案しています。
ブラウンシュヴァイク工科大学のPeterWallaが率いる研究者は、蛍光濃縮器の新しい設計を提案しました。ソーラーパネルはデバイスの端にあり、そのほとんどは顔料を含むポリマーで占められています。科学者たちは、ドナーとアクセプターの2つの蛍光色素を使用するスキームを使用することを決定しました。アクセプター分子は非常に細長く、一般に垂直に発光しますが、ドナー分子はより均一に発光します。このスキームでは、ドナー顔料はポリマー内にランダムに配置され、アクセプターはソーラーパネルの平面に沿って配向されます。このため、ドナーは太陽光を吸収して再放出し、この光はアクセプター分子に当たります。アクセプター分子は、反射面が配置されているソーラーパネルまたは反対側にも放射されます。
ハブ操作図
電界を使用して顔料を配向することが提案されている同様の開発がありますが、これは困難であり、常に結果を達成できるとは限りません。科学者たちは、顔料が配置されているポリマーを伸ばすことによって、顔料を配向するより簡単な方法を選択しました。これを行うために、研究者は多くの物質を分析し、2つの顔料を選択しました。1つはポリマーを伸ばすと強く配向し、もう1つは400％伸ばしても位置が実質的に変化しません。興味深いことに、このような特性の大きな違いにもかかわらず、両方の色素は同じクマリンのグループに属しています。ソーラーパネルに向かって放出されるアクセプター顔料の放射は、約520ナノメートルの波長を持ち、これはInGaP化合物の最大吸収と一致し、これに基づいて非常に効率的なソーラーパネルが今日開発されています。
提案された多層スキーム
研究者らは、さまざまな濃度の色素をテストし、ドナー分子とアクセプター分子の比率を10対1に選択しました。科学者たちは、そのようなデバイスが、80パーセントもの特定の波長の光をリダイレクトする量子効率を持つことができることを示しました。彼らはまた、そのような集光器を備えた多層ソーラーパネルを作成することを提案しました。各層には、特定の範囲の光を吸収する異なる顔料が含まれています。
昨年、科学者たちは蝶のような構造の材料を使用してソーラーパネルの入射角範囲を拡大することを提案しました。この構造により、光吸収効率を約2倍に高めることができました。
