năng lượng mặt trời polymer

Pin mặt trời làm từ polymer có tiềm năng rẻ và nhẹ, nhưng các nhà khoa học đang vật lộn để làm cho chúng tạo ra điện hiệu quả.

Một polymer là một loại phân tử lớn tạo thành nhựa và các vật liệu quen thuộc khác.

Luping Yu, giáo sư hóa học tại Đại học Chicago cho biết, lĩnh vực này khá non nớt.

Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu do Yu dẫn đầu đã xác định được một loại polymer mới cho phép các điện tích di chuyển dễ dàng hơn qua tế bào, thúc đẩy sản xuất điện.

Luyao Lu, một sinh viên tốt nghiệp ngành hóa học và là tác giả chính của bài báo trên tạp chí cho biết. Thiên nhiên Photonics mô tả kết quả.


đồ họa đăng ký nội tâm


Các vùng hoạt động của pin mặt trời như vậy bao gồm một hỗn hợp các polyme cho và nhận electron để tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng. Polyme mới được phát triển bởi nhóm của Yu, được gọi là PID2, cải thiện hiệu suất phát điện bằng phần trăm 15 khi thêm vào hỗn hợp polymer-fullerene tiêu chuẩn.

Cảnh sát Fullerene, một phân tử carbon nhỏ, là một trong những vật liệu tiêu chuẩn được sử dụng trong pin mặt trời polymer. Về cơ bản, trong các pin mặt trời polymer, chúng ta có một polymer là chất cho điện tử và fullerene là chất nhận điện tử để cho phép tách điện tích.

Trong nghiên cứu của họ, các nhà nghiên cứu đã thêm một loại polymer khác vào thiết bị, tạo ra pin mặt trời với hai polymer và một fullerene.

Hiệu suất phần trăm 8.2

Nhóm đã đạt được hiệu quả của phần trăm 8.2 khi một lượng tối ưu của PID2 được thêm vào, mức cao nhất từ ​​trước đến nay đối với pin mặt trời được tạo thành từ hai loại polyme với fullerene và kết quả cho thấy hiệu quả cao hơn có thể có được khi làm việc thêm.

Nhóm, bao gồm các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, hiện đang nỗ lực để nâng cao hiệu quả về phần trăm 10, một chuẩn mực cần thiết cho pin mặt trời polymer khả thi cho ứng dụng thương mại.

Kết quả rất đáng chú ý không chỉ vì sự tiến bộ về khả năng kỹ thuật, Yu lưu ý, mà còn bởi vì PID2 nâng cao hiệu quả thông qua một phương pháp mới. Cơ chế tiêu chuẩn để cải thiện hiệu quả với polymer thứ ba là bằng cách tăng sự hấp thụ ánh sáng trong thiết bị.

Cách thức Hoạt động

Nhưng ngoài hiệu ứng đó, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng khi bổ sung PID2, các điện tích được vận chuyển dễ dàng hơn giữa các polyme và trong toàn bộ tế bào.

Để một dòng điện được tạo ra bởi pin mặt trời, các điện tử phải được chuyển từ polymer sang fullerene trong thiết bị. Nhưng sự khác biệt giữa các mức năng lượng điện tử đối với polymer-fullerene tiêu chuẩn đủ lớn để việc chuyển electron giữa chúng là khó khăn. PID2 có các mức năng lượng ở giữa hai yếu tố kia và hoạt động như một trung gian trong quy trình.

Đây là một bước tiến bộ. Khi bạn quá cao, thật khó để trèo lên, nhưng nếu bạn đặt ở giữa một bước nữa thì bạn có thể dễ dàng đi lên.

Việc bổ sung PID2 làm cho hỗn hợp polymer tạo thành sợi, giúp cải thiện tính di động của các điện tử trong toàn bộ vật liệu. Các sợi đóng vai trò là con đường cho phép các electron di chuyển đến các điện cực ở hai bên của pin mặt trời.

Có vẻ như bạn đang tạo ra một con phố và ai đó đang đi dọc theo con phố có thể tìm cách đi từ đầu này sang đầu kia, theo Yu Yu giải thích.

Để tiết lộ cấu trúc này, Wei Chen thuộc Phòng Khoa học Vật liệu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và Viện Kỹ thuật phân tử đã thực hiện các nghiên cứu tán xạ tia X bằng Nguồn Photon nâng cao tại Argonne và Nguồn sáng tiên tiến tại Lawrence Berkeley.

Nếu không có điều đó, thật khó để hiểu rõ hơn về cấu trúc này. Cái đó có lợi cho chúng tôi rất nhiều.

Kiến thức này sẽ phục vụ như một nền tảng để phát triển các thiết bị quang điện hữu cơ hiệu quả cao để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai của quốc gia, ông Chen Chen cho biết thêm.

nguồn: Đại học Chicago
Nghiên cứu ban đầu


Lưu ý

Emily ConoverEmily Conover là một nhà văn khoa học có chuyên môn về vật lý và thiên văn học. Cô viết cho Văn phòng Tin tức Đại học Chicago, và blog khoa học cá nhân của riêng mình, Tương tác yếu, và có sẵn cho khoa học tự do hoặc viết kỹ thuật.

Tuyên bố công bố: Quỹ khoa học quốc gia, Văn phòng nghiên cứu khoa học của Không quân và Bộ năng lượng Hoa Kỳ tài trợ cho nghiên cứu.


Sách giới thiệu:

Green Wizardry: Bảo tồn, năng lượng mặt trời, làm vườn hữu cơ và các kỹ năng thực hành khác từ Bộ công cụ công nghệ phù hợp - của John Michael Greer

Phù thủy xanh: Bảo tồn, Năng lượng mặt trời, Làm vườn hữu cơ và các kỹ năng thực hành khác từ Bộ công cụ công nghệ phù hợp - của John Michael GreerVào thời cổ đại, một phù thủy là một trí thức tự do với cổ phiếu chính trong thương mại là lời khuyên tốt, được hỗ trợ bởi một nền giáo dục kỹ lưỡng về nông nghiệp, điều hướng, khoa học chính trị và quân sự, ngôn ngữ, thương mại, toán học, y học và khoa học tự nhiên. Cuốn sách này là một cuốn sách nên đọc cho bất kỳ ai quan tâm đến việc giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào một hệ thống công nghiệp quá tải và, trong một thế giới thiếu hụt năng lượng nghiêm trọng và những rắc rối kinh tế, khiến cuộc sống trở nên ít đau thương và dễ sống hơn. Từ các khái niệm cơ bản của sinh thái học đến rất nhiều kỹ thuật thực tế, Green Wizardry là một hướng dẫn toàn diện cho đào tạo thuật sĩ ngày nay.

Bấm vào đây để biết thêm thông tin và / hoặc đặt mua cuốn sách này.