Nanodraden zorgen voor omzetting van licht in elektriciteit

Onderzoekers van de universiteit van Harvard hebben een nanodraad ontwikkeld die elektriciteit opwekt als er licht op valt. De draad bestaat uit drie verschillende soorten silicium die coaxiaal om elkaar gewikkeld zijn.

De drie soorten silicium hebben verschillende elektrische eigenschappen. Zodra de draad geraakt wordt door fotonen, worden elektronen in de buitenste laag losgeslagen, waardoor er een gat ontstaat. Elektronen hebben de neiging de daardoor ontstane positieve lading in de buitenlaag op te vullen. De siliciumlagen die tussen deze lagen in zitten, houden dit echter tegen. De stroming van elektronen en positieve gaten zorgen voor een elektrische stroom als de nanodraad op een elektrisch circuit aangesloten wordt. Een nanodraad kan zo tussen de 50 en 200 picowatt aan vermogen opwekken.

Het concept van nanodraden die elektriciteit opwekken is volgens professor Charles Lieber niet nieuw, maar eerdere draden hadden een lager rendement en vervielen als ze met fel licht in aanraking kwamen. Liebers ontdekking zet 3,4 procent van het opgevangen zonlicht om in elektriciteit en kan goed tegen geconcentreerd licht. De prijs van de silicium nanodraden is gelijk aan die van andere fotovoltaïsche nanobedrading, maar het rendement is vijf procent hoger. De productie is relatief goedkoop omdat de materiaalkosten laag zijn en er geen 'clean room' nodig is om ze te fabriceren. De diameter van de draad is ongeveer tweehonderd keer kleiner dan die van een menselijke haar.

De nanobedrading levert genoeg elektriciteit om nanotechnologie van stroom te voorzien, maar het rendement is nog te laag om conventionele zonnecellen te vervangen. Lieber wil nu eerst het rendement verhogen. Met een rendement van tien tot vijftien procent zouden zijn goedkope nanodraden commercieel ingezet kunnen worden als alternatief voor de huidige generatie zonnecellen, die een rendement van ongeveer twintig procent hebben. Een siliciumkristal met minder onzuiverheden zou het rendement waarschijnlijk al verhogen. Professor Liebers bevindingen zijn donderdag gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Reacties (37)

Vreemd dat nog niemand een link heeft gelegd met optische elektronica. Het is natuurlijk mooi als zonnecellen efficiënter worden, maar bedenk eens hoe nuttig dit is voor optische processoren! Extreem kleine lichtsensoren, en die waarschijnlijk ook nog heel snel zijn (een elektron los slaan zal niet lang duren).
Optische processoren zelf zijn natuurlijk optisch, maar op een gegeven moment zal het lichtsignaal ook versterkt moeten worden in zo'n processor, en zal de output weer omgezet moeten worden in stroompjes e.d.

Of zijn er redenen waarom deze nanodraden daar niet voor gebruikt kunnen worden?
Misschien zijn ze ook nog wel nuttig om glasvezeltechnologie nog wat sneller te maken.

Als dit spul ook nog eens een lange levensduur heeft,...dan heb je misschien wel goedkope enegie gevonden hier

Denk vooral aan toepassingen. Ik zie het al voor me dat kleding voorzien worden van een buitenlaag met miljoenen van deze draden, de kleding blijft nog steeds soepel, maar je hebt dan meteen een draagbare energievoorziening voor het opladen van de telefoons, iPods, etc die iedereen tegenwoordig met zich meezeult.

@BrightLight (toepasselijke nick trouwens voor deze discussie), daar dacht ik ook aan, echter ze kunnen met gemak een mesh achtige constructie maken, waardoor er talloze draden kunnen breken zonder de energie toevoer te onderbreken (net zoals het internet dat doet).

[Reactie gewijzigd door Ron.IT op 19 oktober 2007 16:31]

Beetje lastig als de draadjes breken - ik vrees dat je hooguit statisch zult worden

Ok, volgens Wikipedia komt het dan neer op gemiddeld 0.000000000125 Watt wat dan wordt opgewekt per draad. Dan heb je toch heel wat draden nodig... En dit lijkt me geen goedkope oplossing.

Als het rendement 5% hoger is dan fotovoltaïsche draden (waar zonnepanelen van gemaakt worden), de prijs is vergelijkbaar tussen silicium nanodraden en fotovoltaïsche nanobedrading én er is géén schone ruimte nodig om ze te maken, dan lijkt het mij dat het een goedkopere/betere oplossing zal worden dan

edit:typo
@Mr_Atheist: vrijdagochtend he , was in de war met fotovoltaïsche cellen (die meestal idd ook van silicium worden gemaakt)

[Reactie gewijzigd door masterant op 19 oktober 2007 09:04]

Zonnepanelen worden niet gemaakt van fotovoltaische draden. Lees het artikel nog eens zou ik zeggen.

Relax Mr atheist, je bent scherp in je bewoordingen vandaag.

de draden zijn wel extreem dun, dus passen er veel op een bepaald oppervlak, waardoor het wel wat gunstiger uitpakt als dat het klinkt.

Een nanodraad kan zo tussen de 50 en 200 picowatt aan vermogen opwekken.
uhm, ik neem aan dat niet alleen de dikte van belang is, maar ook de lengte, en daar zie ik niks over. zon extreem dunne draad heeft ook een extreem grote weerstand.

[Reactie gewijzigd door Jurgdepurg op 19 oktober 2007 13:14]

Klinkt veelbelovend.
Misschien zal hierdoor de ontwikkeling van zonnepanelen ook weer een impuls krijgen om te kunnen blijven concureren.
En daardoor zouden ook best nog wel eens de prijzen kunnen dalen, waardoor het aantrekkelijker wordt om zonnepanelen of dus een constructie van deze nanodraden aan te schaffen.
Ben benieuwd hoe lang het gaat duren voordat het echt goed toepasbaar zal zijn (gaat waarschijnlijk 5 tot 10 jaar overheen ).

Er zijn de laatste tijd heel veel berichten van nieuwe technieken door nanotechnologie die heel veel belovend klinken, maar wordt er nou ook al iets ingezet? Is het niet vrij lastig om te maken, waardoor er weinig productiecapaciteit is, of sla ik de plank helemaal mis?

nanotechnologie is ook maar een modewoord hoor, werkt uitstekend om investeringen los te krijgen, maar het zegt verder niets. Een mooi voorbeeld van 'nanotechnologie' is de processor van je pc. En over productiecapaciteit zou ik me geen zorgen maken, er is niet zoiets als fabrieken die 'nano dingen' maken.

Dus dit gaat waarschijnlijk de "oude" zonnepanelen vervangen?

Als ze nou ook eens een nanodraad zouden maken die warmte omzet in elektriciteit, zou dat ook aardig wat schelen als ze die nano draden om een lamp zouden wikkelen
(want een lamp produceert 5% licht en 95% warmte dacht ik) dan zouden we aardig wat stroom kunnen terug winnen )

maar alsnog is dit een goede uitvinding, maar wanneer komt dit spul op de markt???

<offtopic>
Je kan ook gewoon LED lampen gebruiken, is het probleem van de warmte ook vrijwel opgelost
Zie ook het topic op GOT: http://gathering.tweakers.net/forum/list_messages/1213882
</offtopic>

Ongerichte energie als warmte is niet geschikt om arbeid mee te verrichten, en het is lastig om uit iets ongerichts als warmte een ladingsverschil te maken.

Voor zover ik weet gebruiken warmte-opwekkende krachtcentrales (die op olie, kolen of uranium werken) altijd een boel water dat ze verwarmen. De opstijgende stoom gaat dan door een turbine die aan een dynamo gekoppeld is. De zwaartekracht zorgt er hier voor dat de ongerichte warmte een richting krijgt en dus geschikt is voor arbeid.

Maar op kleine schaal heeft de zwaartekracht niet bijster veel invloed, dus ik zie niet hoe elektriciteit opgewekt zou kunnen worden uit warmte door een passief voorwerp zoals een draad.

Ik weet natuurlijk ook niet alles, dus misschien kan het wel Maar het is dubieus.

http://peswiki.com/index.php/Directory:Eneco_power_chip

Als ze nou ook eens een nanodraad zouden maken die warmte omzet in elektriciteit

Volgens mij kan dat niet zomaar volgens de tweede wet van de thermodynamica.

Er worden momenteel veel meer ontdekkingen gedaan die helaas door de Olie Maffia direct worden opgekocht of waar niets mee gedaan wordt (behalve dat de ontdekking diep in een kluis wordt opgeborgen).
Er valt commercieel niets mee te verdienen en helaas leven we nog steeds in een puur commercieel georienteerde maatschappij. Deze ontdekkingen zouden deze planeet en de mensheid enorm vooruit helpen. Op millieu problematiek, energie, vervoer, gezondheidszorg, etc.
Licht technologie is de toekomst.
We weten er alleen nog niet zoveel vannaf. Maar geef het een jaar of 10, dan is de invloed van olie in de economie enorm afgenomen.

In een kluis? De grote oliejongens zijn de afgelopen jaren ook allemaal als gekken aan het investeren geweest in windparken, zonnecellen en biofuels. Hun cash uit de hoge olieprijzen moet ergens heen, en bij gebrek aan nieuwe olievelden heeft dat de investeringen in groene energie een enorme boost gegeven.

Heh, ik las toevallig net vanochtend een artikel in de krant over kunstogen. Een implantaat in het entvlies met lichtsensoren die afhnakelijk van of er licht op valt een signaal afgeven aan de zenuw.

Bundel een zooi van die nanodraadjes aan elkaar en knoop de uiteinden aan je oogzenuw en je hebt hetzelfde.
En ze heten natuurlijk niet voor niks nanodraden, dus ik neem aan dat ze vrij dus zijn. Als ze kleiner zijn dan de sensoren die ze nu gebruiken zoor dat soort toepassing zou je dus een kunstoog kunnen bouwen met een hogere resolutie
En lagere productiekosten betekenen natuurlijk een goedkoper eindproduct, waardoor ook minder bedeelde gehandicapten en baat bij hebben

Ik denk dat dit vooral handig is om nanobots van stroom te voorzien. Een nanobot met een dikke batterij op z'n rug lijkt zo vreemd he.

Op naar de eerste nanobontjas.

dit is handig in computerindustrie, nog een heel gevoelig transistorje+condensatorje er achteren je kunt een CPU plaatsten op een op licht gestuurd mobo?