Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Je kunt ook een cookievrije versie van de website bezoeken met minder functionaliteit. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , reacties: 65, views: 26.808 •
Submitter: Trinitronic

Materiaalwetenschappers hebben koolstofnanobuizen ingezet om zonne-energie in elektriciteit om te zetten. Zij produceerden fotodiodes die uit een enkele nanobuis werden opgebouwd en die in potentie bijzonder efficiŽnt kunnen zijn.

De onderzoekers van de Amerikaanse Cornell-universiteit publiceerden hun werk in de wetenschappelijke uitgave Science. Natuurkundige Paul McEuen, chemicus Jiwoong Park en de student-auteur Nathan Gabor maakten hun fotodiode met behulp van enkelwandige koolstofnanobuizen, waarbij ze voortborduurden op een recent ontwikkelde methode om diodes van cnt's te produceren. Het Cornell-trio verbond de nanobuizen aan twee elektrodes en plaatste een negatieve en positieve elektrische gate nabij de buisjes.

Wanneer de nanobuizen met laserlicht van verschillende golflengtes werden belicht, bleken ze een elektrische stroom te genereren, die hoger werd naarmate de lichtenergie toenam. Omdat de nanobuizen zo klein zijn, werden de elektronen een voor een door de nanobuizen geduwd: bovendien bleken de geëxciteerde elektronen andere elektronen los te maken en zo voor een lawine-effect te zorgen.

In silicium zonnecellen gaat de restenergie van hoogenergetische fotonen verloren als warmte, terwijl de cnt-pvc'en de restenergie benutten om extra elektronen aan te slaan. Zo bleken de koolstofnanobuizen bijna ideale zonnecellen te vormen, waarbij vrijwel geen energie verloren gaat bij het omzetten van licht in elektriciteit. De onderzoekers rest nog wel een uitdaging: de constructie van de diodes leent zich volgens Gabor niet erg goed voor massaproductie.

Fotovoltaïsche cel van koolstofnanobuis

Gerelateerde content

Alle gerelateerde content (29)

Reacties (65)

Dan lees je het artikel, en klinkt het te goed om waar te zijn, en met de laatste zin blijkt dat ook zo te zijn :(
Haha ja inderdaad, maar wel goed dat ze ontwikkeling boeken in dit opzicht.
Nu nog een manier vinden om dit in massa productie te nemen.
Het is goed om te weten hoe je het maximum kan bereiken enw aardoor dat komt. De techniek staat niet stil en wie weet dan men dit over 10 jaar wel in massa produceren of heeft men een andere oiplossing gevoden.

Maar vergeet ook niet dat dit vooral voor de ruimtevaartindustire belganrijk kan zijn. Men kan nu misschien zonnecellen voor een sat bouwen die kleiner zijn = minder gewicht = minder kosten om de ruimte in te schieten. Of juist misschien wel meer vermogen bij hetzelfde gewicht.
Als ik het artikel zo lees gaat het om een experiment op zeer kleine schaal... puur om aan te tonen dat het principe functioneert. Ik denk dat zelfs de ruimtevaart nog niet kan profiteren op dit moment; met massaproductie bedoelt men waarschijnlijk dat zelfs een vierkante centimeter waarschijnlijk een paar jaar/miljard gaat kosten.
Achja niets is begonnen met massaproductie.
Inderdaad.

En het feit dat ze dit persbericht publiceren heeft dan ook te maken met de noodzaak voor bekendheid, zodat ze meer geld kunnen krijgen voor meer onderzoek.
Niet helemaal. In plaats van naar dingen te zoeken om de efficientie te verbeteren, is er nu iets gevonden wat nagenoeg perfect werkt. Er is dus al een doel waarvan we weten dat het bestaat, nu alleen nog een makkelijkere manier vinden om er te komen. Ik heb er de volste vertrouwen in dat dat gaat lukken.
Je moet het toch iets positiever bekijken. Het gaat om het verschil tussen moeilijk en onmogelijk.

Tot nu toe hadden we het probleem dat zonnecellen zelfs in theorie niet veel efficienter konden. En dan zit je vast, want wat je ook doet, het wordt niet beter.

Nu heb je de situatie dat het in theorie heel efficient kan, maar dat er technische opstakels zijn. Dat mogen grote opstakels zijn, maar in principe zijn technische opstakels op te lossen. Dat kost veel tijd en moeite, maar uiteindelijk kom je er meestal wel.
geloof dat er behoorlijk veel onderzoek wordt gedaan naar het efficiŽnter maken van zonnecellen en daar ook gewoon normale progressie in wordt geboekt

in japan en de vs worden er door grote onderzoeksuniveriteiten onderzoek naar gedaan
"vrijwel geen energie verloren gaat" moet ik dan denken aan een rendement van 99%?
Is wel de indruk die ik uit het artikel kreeg. Ipv de energie die niet direct omgezet wordt is losse elektronen in warmte om te zetten (zoals de huidige zonnecellen) zouden hierbij met deze energie weer nieuwe elektronen loskomen. (dus je krijgt net zoiets als de celdeling: elk resultaat zorgt voor nieuwe resultaten, 2^x dus zegmaar)
Zal eerder rond 60 - 70% liggen, wat al erg netjes is. De huidige cellen doen niet meer dan 16%, of 20% in het geval van thin film. ruimtevaartcellen doen momenteel rond 40%.
Ik zou me niet te veel zorgen maken.
Het komt wel vaker voor dat een doorbraak in een laboratorium vooraf gaat aan massaproductie.
Net als met Kernfusie. DŤ oplossing voor al onze energie-problemen.

Alleen te goed om waar te zijn, na 60 jaar onderzoek bouwen ze nu een reactor die:

1. Zeer groot is
2. Hopelijk een positief rendement oplevert.

Maar zie het positief: over 60 jaar hebben ze hopelijk :P een prototype van de 100% efficiente zonnecel.
kernfusie lukt al lang, het probleem is de koude kernfusie. Het probleem daarbij is dat je er altijd meer energie zult moeten insteken dan eruit halen (kernsplitsing -> positieve energieproductie, dus logiserwijs verbruik je bij kernfusie meer dan er uit komt).

Het verschil met dit is dat die theoretisch en in de praktijk al werkt. Het is dus een kwestie van tijd voor ze een manier vinden om het sneller/goedkoper te maken
Dat klopt niet helemaal. kernfusie lukt inderdaad wel, alleen nog niet echt bijster efficient omdat er dus zoveel energie in moet worden gestoken.

Bij koude kernfusie is het juist dat er niet zo extreem veel energie in gestoken hoeft te worden. We hebben alleen geen flauw idee of het uberhaupt wel kan, en als het kan het waar te nemen is, en als het waar te nemen is ook nog daadwerkelijk effectief toe te passen.

(Ik weet ook niet precies waar de klepel hangt, maar wat hierboven mij staat is in ieder geval ook fout.)
Het probleem daarbij is dat je er altijd meer energie zult moeten insteken dan eruit halen (kernsplitsing -> positieve energieproductie, dus logiserwijs verbruik je bij kernfusie meer dan er uit komt).
Sorry, maar dat is onzin. Of je er energie in moet stoppen of uit kunt halen hangt van de bindingsenergiecurve af. Voor lichtere atomen verkrijg je energie met kernfusie. Voor zwaardere atomen verkrijg je energie met fissie. Maar zoals je aan de grafiek kunt zien is hij het stijlst rond de lichtste elementen, dus fusie kan veel meer energie opleveren dan fissie.

Het punt is alleen dat om het (warme) fusieproces aan de gang te houden ook heel veel energie nodig is, waardoor je fusiereactor nogal groot moet zijn om een positief netto opbrengst te behalen. Tel daarbij op de enorme energiehoeveelheden die met de reactie van doen zijn die in het gareel gehouden moet worden, en je snapt wel dat dat behoorlijk wat techniek vergt.

Koude kernfusie zou de heilige graal zijn wegens de kleine hoeveelheid aan energie die nodig zou zijn voor de fusie, maar het is nooit bewezen dat het kan en er is geen natuurkundige theorie die het verschijnsel zou kunnen verklaren. Wat natuurlijk ook niet betekent dat het niet kan, maar het is vooralsnog onwaarschijnlijk.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 12 september 2009 03:12]

da's dus ook niet helemaal waar :
http://sync.nl/japanse-on...nstreren-koude-kernfusie/

en

http://nl.wikipedia.org/wiki/Koude_kernfusie

er zijn toch verschillende mensen / groepen (en niet de kleinste ook) die al lang iets voor elkaar gekregen hebben (alleen nog niet elektrisch rendabel)

[Reactie gewijzigd door IoorLTD op 13 september 2009 12:36]

Wat is nou makkelijker:
- een nieuwe manier bedenken om zonlicht (efficŽnt!!) in electriciteit om te toveren
- een nieuwe manier van massaproductie bedenken

Niet dat ik de mensen die met het tweede bezig zijn wil kleineren; da's moeilijk genoeg, maar het eerste is vaak toch nog net "ietsje" lastiger. Vergelijk het maar met "traditionele" zonnecellen, die waren lange tijd ook niet echt te massaproduceren. Het is pas sinds kort (paar maanden of een jaar ofzo??) mogelijk om die op rollen te printen en echt grootschalig te produceren.
Ik denk dat je je daarin sterk vergist. Het massaproduceren van nanoproducten vereist een compleet nieuwe productietechnologie en brengt minstens zoveel problemen met zich mee als het bedenken van een dergelijke zonnecel. De nanotubes bestaan al jaren en dit is slechts 1 van de vele logische toepassingen. Niet dat het makkelijk is, maar iets in een laboratorium voor elkaar krijgen is iets anders dan op grote schaal produceren.
Ik ken een paar mensen die ook met nanoconstructies hebben gewerkt voor hun afstudeeronderzoek en daar ging het al de helft van de keren fout met de geleverde producten (zeer kleine schaal dus).

Daarbij wordt er zoveel geld gestoken in onderzoek naar toepassingen voor nanotechnologie dat er vaak bij toeval dingen ontdekt worden.
maar het eerste is vaak toch nog net "ietsje" lastiger.
Helemaal niet. Erg veel grote ontdekkingen zijn toevallige bijproducten.
klinkt veel belovend, aangezient de TU Delft hier ook veel verstand van heeft (solar challenge) lijkt het me een goed plan als hier een samenwerking zou ontstaan.
Het is niet omdat de TU Delft een solarwagen bouwt, dat ze ook verstand hebben, en dus gespecialiseerd moeten zijn, van koolstofbuisjes en de toepassingen daarvan in de elektriciteitsproductie. Er zijn zat universiteiten die meewerken met de solar challenge.
Ze hebben dus, volgens dit artikel, een hele efficiŽnte techniek ontwikkeld. Maar het is meer dat de productie er van nu nog veel te duur is om winst gevend te zijn, aangezien het een constructie is van koolstofnanobuizen. En wil je die op zijn plek zetten, is het heel inefficiŽnt dat 'handmatig' te doen, maar zou eerder via een chemische proces wat dan een patroon van nanobuisjes vormt.
nee, sterker nog de TUdelft heeft er nauwelijks verstand van. Ze Krijgen kan en klare cellen en plakken die op een zelf ontwikkelde body die zo goed mogenlijk met die celler om gaat. Daar zit het knappe gedeelte van de TUD.

Iedere deelnemer mag maar zoveel x vierkante cm cellen plaatsen, en dus wordt het een contest die draait om zo goed mogenlijke cellen krijgen, die dan zo goed mogenlijk in het zonnetje zetten, en de weerstand minimaliseren.

1 van de "nare" dingen is dan ook de TUD afgekeurde ruimte cellen krijgt via een partner, deze zijn dan wel is waar afgekeurd(meer dan zoveel procent uitval) maar ze zijn wel veel efficienter dan de aardse "troep" waar de andere deelnemers het mee moeten doen. Ergo de TUD heeft gewoon meer power, omdat ze een goede deal hebben kunnen sluiten. Dat kun je zien als onderdeel van het totale project, maar ik vind het toch niet helemaal eerlijk.
Het gaat bij de Solar Challenge niet alleen om het technische vlak, maar dingen als organisatie, management en slimme handelstruukjes tellen ook mee. Als jij goede zonnencellen ontwikkelt maar vervolgens is je marketing slecht, dan gaat je bedrijf er alsnog aan onderdoor. Ik vind het dus een valide onderdeel van de wedstrijd, en dus niet 'valsspelen'.
TUDelft faculteit Lucht en Ruimtevaart.

Dat is licht en sterk bouwen. Net wat je wilt voor een solar Challenge.

Faculteit EWI en wellicht het Kalvi instituut houden zich vooral bezig met nanotubes


Googlelinkje naar TUDelft en nanotubes

[Reactie gewijzigd door GroGG op 11 september 2009 22:25]

In Nederland is het niet de TU Delft, maar vooral AMOLF die zich met dit soort dingen bezig houdt....

Zei waren ook de eerste ter wereld die er achter kwamen dat quantum dots, in tegenstelling tot wat men verwachtte, geen hoger rendement voor zonnecellen op kunnen leveren.

[Reactie gewijzigd door Croga op 11 september 2009 22:01]

grappig dat het grootste instituut van nano onderzoek niet de TU delft is maar de TU twente die ook het grootste deel van het onderzoeksgeld krijgt per jaar...

maar goed delft heeft een betere pr afdeling als twente
TUD heeft een goede pr inderdaad. Wat niet weerhoud dat de TUD op gebieden specialist is, maar hetzelfde geld voor UT en TU/e. bv TU/e loopt naar mijn weten voorop met roll to roll processing van organische zonnecellen. Nanobuisjes embedden tussen p en n doped pedot lijkt me daar wel bij passen...

(een TU/e alumni)
Het zou interessant zijn om te weten hoe veel rendement zo'n koolstofbuisjes leveren. Vooral omdat die 'restenergie' behouden blijft. :)

Maar daar zal het op dit moment waarschijnlijk te vroeg voor zijn om uitspraak over te kunnen doen.
Het rendement is waarschijnlijk op dit ogenblik bijna onmogelijk in te schatten. Ten eerste doet hier (zeer energierijk) laserlicht van een bepaalde kleur dienst als zon, ten tweede zit je hier nog met labo-omstandigheden: zeer kleinschalig en geen enkele limiet aan de (on)gebruiksvriendelijkheid.

Veel interessanter lijkt me het woordje potentie in dit verhaaltje. Deze zeer jonge, zelfs prille technologie zal zich moeten ontwikkelen en evoluerern tot een kant-en-klaar product,en zal zich onderweg moeten meten tegenover heel veel concurrenten. De Vraag is dan ook: hoe groot is die potentie?

In datzelfde licht moet je steeds in het achterhoofd houden dat veel wetenschappelijke instellingen leven van subsidies, fondsen en investeerders. Een indrukwekkend persbericht dat mogelijke toepassingen aanhaalt in een verre toekomst,is dan ook vaak een afgewogen combinatie van wetenschappelijke verwezenlijkingen en een hele dosis marketing.

Een ťcht product kan nog jareen op zich laen wachten, ŗls het er al komt. Al doet dat natuurlijk geen afbreuk aan de wetenschappelijke inspanningen die ervoor geleverd werden.

[Reactie gewijzigd door the_stickie op 11 september 2009 18:54]

Nou, als ze daadwerkelijk alle energie gebruiken voor het aanslaan van andere elektronen en zo al het licht wordt omgezet in elektriciteit, zal de efficiŽntie dichtbij de 100% liggen. 100% zul je natuurlijk nooit halen, want er bestaat altijd wrijving, maar als het waar is wat hier staat, en er geen warmte ontstaat, en massaproductie goedkoop mogelijk is, dan is dit echt de oplossing voor het energieprobleem zou ik zeggen.
wrijving..? Weerstand bedoel je...

[Reactie gewijzigd door flamingworm op 11 september 2009 19:00]

de weerstand van een essentieel de wrijving van de elektronen tussen elkaar en protonen /neutronen

dat carbon weinig energie verlies heeft heeft te maken dat carbon bij hogere tempaturen beter gaat geleiden(dit wordt gebruikt in de tempratuur meten)
in principe is wrijving de weerstand wanneer 2 oppervlakken tegen elkaar schuiven. Laat een elektron nu geen oppervlakte hebben :)
En waar denk je dat die oppervlakte net aan de oppervlakte uit bestaat? Electronen..... O-)
Het gaat hier meer om de afstotende krachten tussen moleculen, van wrijving kun je niet echt spreken want dat is meer een term die voor de macroschaal wordt gebruikt.
Da's in dit geval hetzelfde
De theoretisch mogelijke efficiŽntie die je nu aangeeft is alleen van het licht wat in andere vormen van energie worden omgezet (zoals het in beweging brengen van elektronen) maar dat geld dan alleen voor het licht wat op het absorptie spectrum ligt van die nanobuisjes. Als die frequenties nou net weinig in het zonlicht wat op aarde komt aanwezig is, zal het alsnog niet veel van de energie van het zonlicht in elektriciteit omzetten.
De allerbeste, nieuwste (en duurste) zonnecellen hebben en rendement 35-40%.
De duurste commerciŽle zonnecellen zitten rond de 20-25%.
De bulk van de zonnecellen zo rond de 10-20%
De goedkoopste (en de enige die industriele schaal betaalbaar zijn) halen nog geen 10%.

Als de zonnecellen in het bovenstaande artikel inderdaad geen verliezen via de rest-energie van hoog-energetische fotonen, dan is het reŽel dat ze daar zonnecellen met een totaal rendement van 70-80% mee kunnen ontwikkelen.

En dat is voor situaties waar compactheid en rendement relevant zijn heel erg goed nieuws. Maar tot er een proces is ontwikkeld om minder dan 10 maal de prijs van de cellen met een rendement van 10% te ontwikkelen nog niet relevant in de meeste andere gevallen.
massaproductie zou hier inhouden: op grote schaal selecteren van Single Walled Nanotubes. Een tweede stap is het oplijnen van zulke SWT ten opzichte van de gates. In een derde stap moeten enorm veel van deze systemen op een oppervlak geplaatst worden vanwege de geringe lengte van de nanotubes.

Het grootste probleem zit volgens mij in het selecteren en produceren van SWT's, grote productie methodes zorgen voor een gemengde productie van SWT's en MWT's (Multi walled) het scheiden hiervan staat nog in de kinderschoenen. Het zijn echter deze methodes die het goedkoopst zijn voor nanotubes en dit zijn momenteel nog vrij dure technieken.
Wat jij beschrijft is productie voor satellieten en dure zaken. Een nog veel belangrijkere factor is: En dan voor minder dan 1000 resp. 100 euro per vierkante meter.
Veelbelovend :)

Ik vind het altijd erg leuk om zulke artikelen te lezen. Blijkt dat er weer nieuwe dingen onderzocht worden, die wel degelijk in het belang staan van het wereld energie ''probleem''.

Ik hoop dan ook van harte dat, als het waar is wat er geclaimd wordt, er uiteindelijk een product uit zal rollen wat relatief makkelijk te produceren is en niet al te duur is (het is koolstof...?)
Het gaat inderdaad om koolstof. Iets waar we meer dan genoeg van hebben. Tis alleen de vorm waar de moeilijkheden zich mee voordoen. (Maar dat ging ook al op voor Silicium, dat gewoon uit zand gewonnen kan worden).
Carbon is ook koolstofvezel en kijk maar eens hoeveel dat nu nog kost ! En deze ontwikkeling lijkt me nog net iets ingewikkelder dan het produceren van carbon vanwege de minuscule structuren die uiteindelijk in enkel vierkante meters zullen moeten gepuzzeld worden.

Klinkt dus vrij duur denk ik zo :)
"Zo bleken de koolstofnanobuizen bijna ideale zonnecellen te vormen, waarbij vrijwel geen energie verloren gaat bij het omzetten van licht in elektriciteit"

Ik veronderstel dat dit quasi 100% is dan. Maar inderdaad, hoeveel PRECIES :) 99.8? :P
Hoeveel precies maakt niet zo veel meer uit in de buurt van die 90-100%. Met 99.8 moet je je cellen 0.2% groter maken en gaan je productiekosten met ong. hetzelfde omhoog.

Wat veel interessanter is zijn de productiekosten en toepasbaarheid van een hierop gebaseerde cel. Is 'ie bijvoorbeeld ook goedkoop te maken en bijvoorbeeld flexibel? (kleding)
Het is geen 99,8% van het gewenste, dus 0,2% groter maken is zinloos.
Het is gewoon een fantastisch rendement, met als prachtig neveneffect dat er hoogst waarschijnlijk geen koeling benodigd is. Immers hooguit 0,2% van de lichtenergie wordt dan in warmte omgezet.

Maar het lijkt me eigenlijk te mooi om waar te zijn.
Waarschijnlijk omdat het maar op 1 frequentie zo efficient werkt, en dus niet met algemeen zonlicht.
En laten in zonlicht nou net praktisch alle frequenties uit het zichtbare spectrum zitten ;)
De frequenties, van het zichtbare spectrum, wat van de zon op aarde komen zijn wel het sterkst. Maar dat wil niet zeggen dat koolstofnanobuizen ook enkele van die frequenties kan omzetten in stroom.
Dit is een curve die weergeeft in welke frequenties de meeste energie bevat (de licht blauwe lijn is het licht buiten onze dampkring en de donkere lijn wat op het aardoppervlak komt)
Bij deze curve is duidelijk te zien dat buiten ons zichtbaar spectrum de hoeveelheid energie is andere frequenties sterk afneemt.
Maar ik ga er eigenlijk ook vanuit dat deze onderzoekers wel rekening hebben gehouden met wat het absorptiespectrum van deze koolstofnanobuisjes zijn zodat ze voldoende energie uit het zonlicht kunnen halen, anders zou het als nog niet een heel erg efficiŽnte techniek zijn.
De insteek van dit verhaal is 'zonnecellen'. Maar als ze echt zoveel efficienter zijn kunnen ze ook ingezet worden in de communicatie met behulp van licht. Efficienter betekent in ieder geval dat de kabel een stuk langer kan zijn voordat er te veel verlies is. En ik denk ook wel dat er met hogere frequenties gewerkt kan gaan worden.
Doet me denken aan de nanoantennes die heel efficient warmte zouden moeten kunnen omzetten in elektriciteit:
http://www.eurekalert.org...2008-08/dnl-fna080808.php

alleen hier was het probleem dat ze geen gelijkrichter kunnen bouwen die snel genoeg is.

altijd wat met die nanomeuk ;)
die koolstofbuisjes zijn ook wel magische dingen zeg...
ik lees wel minstens 1 keer per maand dat ze weer ontdekt hebben dat koolstofbuisjes ook super goed werken in toepassing X.
Ja dat komt omdat op die nanoschaal de 'normale' natuurwetten eigenlijk niet meer gelden. Je krijgt dan met quantummechanica en supergeleiding enzo te maken, en dat geeft allerlei bijzondere verschijnselen die men vaak nog nooit eerder gezien heeft.
Nu nog massaproductie, beetje jammer dat het ook nog niet vast staat of carbon nanotubes nu wel of niet kanker verwekkend zijn.

[Reactie gewijzigd door RotationZ op 11 september 2009 21:05]

Ach ja zolang het maar netjes in een chip ingebakken wordt zul je er geen last van hebben. Alleen met afvalverwerking enzo is het problematisch.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Populair: Gamescom 2014 Gamecontrollers Smartphones Apple Sony Microsoft Games Wetenschap Besturingssystemen Consoles

© 1998 - 2014 Tweakers.net B.V. Tweakers is onderdeel van De Persgroep en partner van Computable, Autotrack en Carsom.nl Hosting door True

Beste nieuwssite en prijsvergelijker van het jaar 2013