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家庭用電子レンジで太陽電池の作製プロセス効率化を実現 ー米ユタ大学

ガジェット速報より。
家庭用電子レンジで太陽電池の作製プロセス効率化を実現 ー米ユタ大学

米ユタ大学のPrashant Sarswat氏とMichael Free氏の研究チームは、
家庭用の電子レンジを用いることで、CZTS系太陽電池の製造プロセスを簡略化することに
成功したと発表しています。

これまでは溶媒中に金属粒子を分散させるために特殊な懸濁プロセスが必要だったとのことですが
電子レンジを用いることでプロセス時間を最大5分の1までて短縮できたとのことです。
電子レンジによる加熱の原理は物質中の水分子をマイクロウェーブによって振動させ
熱を発生させるというものですが、マイクロウェーブによる振動が分散性の制御に
適していたのではないでしょうか。他の用途にも使えそうな面白い発想です。

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ユタ大学のPrashant Sarswat氏とMichael Free氏の研究チームは、家庭用の電子レンジを用いることで、
CZTS系太陽電池の製造プロセスを簡略化することに成功したと発表しました。

czts-microwave-solar-cell-500x374.jpg

CZTS太陽電池とは、使用する金属原料のイニシャル(Copper=銅、Zn=亜鉛、Tin=スズ、Sulfur=硫黄)を
名称にした化合物系太陽電池です。材料にレアメタルを用いないためにコストが低く抑えられる点が注目され、
近年になって研究開発が進んできています。

このタイプの太陽電池では、原料となる金属のナノ粒子を基板上へいかに高秩序に配列させるか
(=高品質なナノ結晶を作製することができるか)が変換効率に大きく影響してくるのですが、
従来の方法では溶媒中に金属微粒子を分散させるために特殊な懸濁プロセスが必要でした。

Sarswat氏らは今回、金属の酢酸塩をオレイルアミン中に溶解させたものを家庭用電子レンジで加熱し、
その液材を基板上に塗布するだけで、従来プロセスと同等のナノ結晶を作製することに成功しています。
これにより、プロセス時間は最大で5分の1にまで短縮できたとのことです。

czts-microwave-solar-cell-0-500x500.jpg
ユタ大学のプロセスにより作製されたナノ粒子を塗布した基板のTEM写真。
電子レンジで加熱したものを塗布するだけで、高品質な結晶構造が得られる。

加えてこの手法では、加熱時間を調整することでナノ結晶の特性をコントロールすることも可能とのことで、
加熱時間を短くしたところ特定のエネルギーレベルで発光する性質を示したとしています。

研究チームは、今後もプロセスの改良を進めて、機能向上を目指すとしています。

おことわり

今回の研究では機材として家庭用電子レンジを扱っているものの、専門的な実験環境下で
人体に有害な薬剤を使用しています。仮に詳細な実験条件を把握した場合でも、
決して真似をしないでください。

[University of Utah via Gizmag]
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