梦想的能量收集 Windows 是离现实又近了一步

研究人员在明尼苏达大学和米兰大学比可卡带来的梦想到现实，由于高科技硅纳米颗粒可以高效地收集太阳能更近一步的 windows。

研究人员开发技术将嵌入到他们所谓的高效发光太阳能聚光器 (Lsc) 的硅纳米颗粒。这些肝干细胞是可以高效地收集太阳能的 windows 的关键要素。当光线透过表面时，有用频率的光都被困在里面和集中到边缘把到位捕获的能量放在哪里的小太阳能电池的方法。

这项研究今天发表在自然光子学 》，由自然出版集团出版的同行评审的科学期刊。

Windows 可以收集太阳能，称为光伏窗口，是可再生能源技术的下一个前沿，因为他们有可能会很大程度上增加表面的建筑物适合能源发电而不会影响他们的美学 — — 一个重要的方面，特别是在大都市地区。基于 LSC 的光伏 windows 不需要任何笨重的结构，以将其应用到其表面，由于光伏电池隐藏在窗口框架中，他们无形中融入建筑环境。

太阳能聚光器和太阳能电池集成到建筑设计的想法已经存在几十年，但这项研究包括一个关键的区别 — — 硅纳米颗粒。直到最近，有使用相对复杂的纳米结构基于潜在有毒元素，如镉或铅，或罕见的物质，如铟，已经大量用于其他技术上已取得最好的结果。硅是丰富的环境和无毒的。它还通过吸收不同波长的光，比它发出工作效率更高。然而，其常规散装形式，硅不发光或发光。

明尼苏达大学机械工程教授 Uwe Kortshagen，创建硅纳米颗粒和高级研究报告的作者之一的过程的发明者说:”在我们的实验室，我们 ‘ 把戏’ 自然缩减到几个纳米，这就是人类头发的直径大约一万分之一，硅晶体的维度”。”在这种规模，硅的性能的变化和它成为高效的光源，具有不重新吸收其自身发光的重要属性。这是关键的功能，使硅纳米颗粒适合 LSC 应用。

使用硅纳米颗粒开辟了许多新的可能性的研究团队。

“过去的几年中，LSC 技术经历了快速的加速，也感谢开创性的研究进行了在意大利，但找到合适的材料收集和集中太阳能灯仍然是开放的挑战，”说塞尔吉奥 · 布罗韦利，物理学教授在大学的米兰比可卡，这项研究的合著者和创始人之一的副产品公司的玻璃工业化 Lsc 光伏 windows”现在的权力它是可能用硅纳米颗粒替换这些元素。”

研究者说硅纳米颗粒的光学特征和他们近乎完美的兼容性与生产聚合物肝干细胞产业化进程创建创建可以捕捉太阳的能量以前所未有的低成本的 5%以上的高效光伏窗口的明确路径。

“这将使基于 LSC 的光伏 windows 真正的技术，而其他类基于相对较少的材料，纳米粒子的潜在限制建筑一体化光伏市场”说梅纳尔迪弗朗切斯科，物理学教授在米兰-比可卡大学和论文第一作者之一。

硅纳米颗粒是利用等离子体反应器高科技过程中产生和形成成粉末。

萨曼莎 · 埃伦，明尼苏达大学力学博士生和研究的另一位第一作者说:”每个粒子由原子组成的少于两千硅，”。”粉是变成墨状溶液，然后嵌入到一种聚合物，形成一张灵活的塑料材料或涂层表面涂一层薄膜。

明尼苏达大学发明了大约十几年前创建硅纳米颗粒的过程，对这项技术拥有多项专利。到 2015 年，Kortshagen 遇到了布罗韦利，是 LSC 制造中的专家，已经表明各种成功的做法，对高效 Lsc 其他纳米粒子系统的基础。这项技术的硅纳米颗粒的潜力立即清楚，伙伴关系出生。明尼苏达大学产生的粒子和意大利的研究人员通过一种工业的基础方法，通过在聚合物中嵌入捏造肝干细胞，它的工作。

“这是真正的伙伴关系我们聚集在那里最好的研究人员在他们的领域，使旧观念真正成功，”Kortshagen 说。”我们有使硅纳米颗粒的专门知识和在米兰的合作伙伴有制备发光选矿厂中的专业知识。这一切在一起的时候，我们知道我们有一些特别的东西。

研究性学习的经费包括从美国能源部 (DOE) 基本科学中心办公室授予先进太阳能光物理、 能源前沿研究中心和欧洲共同体第七框架计划的拨款。埃伦收到的资金也从国家科学基金会 (NSF) 奖学金和本杰明香港中华总商会和海伦刘奖学金。