I ett nyligen framsteg inom solenergi, forskare har upptäckt ett sätt att utnyttja solen, inte bara som en kraftkälla, men också att direkt producera de solenergimaterial som gör detta möjligt.

Detta genombrott av kemiingenjörer vid Oregon State University kan snart minska kostnaden för solenergi, påskynda produktionsprocesserna, använda miljövänliga material, och gör solen nästan till en "one-stop shop" som producerar både materialen för solenergiapparater och den eviga energin för att driva dem.

Fynden publicerades precis i RSC avancerar , en tidskrift från Royal Society of Chemistry, i arbete som stöds av National Science Foundation.

"Det här tillvägagångssättet borde fungera och är mycket miljömedvetet, " sa Chih-Hung Chang, professor i kemiteknik vid Oregon State University, och huvudförfattare på studien.

"Flera aspekter av detta system bör fortsätta att minska kostnaden för solenergi, och när det används i stor utsträckning, vårt koldioxidavtryck, ", sade Chang. "Den kan producera solenergimaterial var som helst där det finns en tillräcklig solresurs, och i denna kemiska tillverkningsprocess, det skulle vara noll energipåverkan."

Arbetet bygger på användningen av en mikroreaktor med "kontinuerligt flöde" för att producera nanopartikelbläck som gör solceller genom utskrift. Befintliga tillvägagångssätt baserade mestadels på batchoperationer är mer tidskrävande och kostsamma.

I denna process, simulerat solljus fokuseras på sol-mikroreaktorn för att snabbt värma upp den, samtidigt som den tillåter exakt kontroll av temperaturen för att underlätta kvaliteten på den färdiga produkten. Ljuset i dessa experiment producerades artificiellt, men processen kan göras med direkt solljus, och till en bråkdel av kostnaden för nuvarande tillvägagångssätt.

"Vårt system kan syntetisera solenergimaterial på några minuter jämfört med andra processer som kan ta 30 minuter till två timmar, " sade Chang. "Denna vinst i drifthastighet kan sänka kostnaderna."

I dessa experiment, solmaterialen gjordes med kopparindiumdiselenid, men för att sänka materialkostnaderna kan det också vara möjligt att använda en förening som koppar-zink-tennsulfid, sa Chang. Och för att göra processen till något som skulle kunna fungera 24 timmar om dygnet, solljus kan till en början användas för att skapa smälta salter som senare kan användas som energikälla för tillverkningen. Detta skulle kunna ge mer exakt kontroll av bearbetningstemperaturen som behövs för att skapa solenergimaterialen.

Toppmoderna kalkogenidbaserade, tunnfilmssolceller har redan nått en ganska hög solenergiomvandlingseffektivitet på cirka 20 procent i laboratoriet, forskare sa, samtidigt som det kostar mindre än kiselteknik. Ytterligare effektivitetsförbättringar bör vara möjliga, sa de.

En annan fördel med dessa tunnfilmsstrategier för solenergi är att de solabsorberande skikten är, faktiskt, mycket tunn - cirka 1-2 mikron, istället för 50-100 mikron av mer konventionella kiselceller. Detta kan underlätta införlivandet av solenergi i strukturer, genom att belägga tunna filmer på fönster, takshingel eller andra möjligheter.