Ang mga solar cell na ginawa mula sa polymers ay may potensyal na maging mura at magaan, ngunit ang mga siyentipiko ay struggling upang gumawa ng mga ito makabuo ng koryente mahusay.

Ang polimer ay isang uri ng malaking molekula na bumubuo ng mga plastik at iba pang pamilyar na mga materyales.

"Ang bukid ay sa halip maliit pa-ito ay sa pag-uumpisa yugto," sabi ni Luping Yu, isang propesor sa kimika sa University of Chicago.

Ngayon isang pangkat ng mga mananaliksik na pinangunahan ng Yu ay nakilala ang isang bagong polimer na nagbibigay-daan sa mga singil sa koryente upang ilipat ang mas madali sa pamamagitan ng cell, pagpapalakas ng produksyon ng kuryente.

"Ang mga polimer na solar cell ay may malaking potensyal na magbigay ng mababang gastos, magaan, at nababaluktot na mga elektronikong aparato upang anihin ang solar energy," sabi ni Luyao Lu, isang mag-aaral na nagtapos sa kimika at nangunguna sa may-akda ng isang papel sa journal Nature Photonics na naglalarawan ng resulta.

Ang mga aktibong rehiyon ng naturang mga solar cell ay binubuo ng isang halo ng polymers na nagbibigay at tumanggap ng mga elektron upang makabuo ng mga de-kuryenteng kasalukuyang kapag nakalantad sa liwanag. Ang bagong polimer na binuo ng grupo ni Yu, na tinatawag na PID2, ay nagpapabuti sa kahusayan ng kuryenteng generation generation sa pamamagitan ng 15 porsyento kapag idinagdag sa isang karaniwang halo ng polimer-fullerene.

"Ang Fullerene, isang maliit na molecule ng carbon, ay isa sa mga karaniwang materyales na ginagamit sa polimer solar cells," sabi ni Lu. "Karaniwang, sa polimer solar cells mayroon kaming isang polimer bilang elektron donor at fullerene bilang elektron acceptor upang payagan ang paghihiwalay ng bayad."

Sa kanilang trabaho, ang mga mananaliksik ay nagdagdag ng isa pang polimer sa aparato, na nagreresulta sa mga solar cell na may dalawang polymers at isang fullerene.

8.2 Porsyento ng Porsyento

Nakamit ng grupo ang isang kahusayan ng 8.2 na porsyento kapag ang isang pinakamainam na halaga ng PID2 ay idinagdag-ang pinakamataas na kailanman para sa mga solar cell na binubuo ng dalawang uri ng polymers na may fullerene-at ang resulta ay nagpapahiwatig na ang mas mataas na kahusayan ay maaaring maging posible sa karagdagang trabaho.

Ang grupo, na kinabibilangan ng mga mananaliksik sa Argonne National Laboratory, ngayon ay nagtatrabaho upang itulak ang mga kahusayan sa 10 na porsyento, isang benchmark na kinakailangan para sa polimer solar cells upang maging mabubuhay para sa komersyal na aplikasyon.

Ang resulta ay kahanga-hanga hindi lamang dahil sa pag-unlad sa mga teknikal na kakayahan, mga tala ni Yu, kundi pati na rin dahil pinahusay ng PID2 ang kahusayan sa pamamagitan ng isang bagong paraan. Ang standard na mekanismo para sa pagpapabuti ng kahusayan sa isang ikatlong polimer ay sa pamamagitan ng pagtaas ng pagsipsip ng liwanag sa aparato.

Paano Ito Works

Ngunit sa karagdagan sa mga na epekto, ang koponan na natagpuan na kapag PID2 ay naidagdag, ang mga singil ay transported mas madali sa pagitan ng polymers at sa buong cell.

Sa order para sa isang kasalukuyang na nabuo sa pamamagitan ng solar cell, electron ay dapat ilipat mula sa polimer sa fullerene loob ng aparato. Ngunit ang pagkakaiba sa pagitan ng mga antas elektron enerhiya para sa mga standard polimer-fullerene ay malaki sapat na elektron transfer pagitan ng mga ito ay mahirap. PID2 ay may mga antas ng enerhiya sa pagitan ng iba pang mga dalawang, at gumaganap bilang isang tagapamagitan sa proseso.

"Ito ay tulad ng isang hakbang," sabi ni Yu. "Kapag masyadong mataas, mahirap na umakyat, ngunit kung inilagay mo sa gitna ng isa pang hakbang, madali kang maglakad."

Ang pagdadagdag ng PID2 ay naging sanhi ng polimer blend upang bumuo ng mga fibre, na nagpapabuti sa kadaliang kumilos ng mga electron sa buong materyal. Ang mga fibre ay nagsisilbing landas upang payagan ang mga electron na maglakbay sa mga electrodes sa mga panig ng solar cell.

"Ito ay tulad ng pagbuo ng isang kalye at isang tao na naglalakbay sa kalye ay maaaring makahanap ng isang paraan upang pumunta mula sa dulo sa iba," nagpapaliwanag Yu.

Upang ipakita ang istrakturang ito, si Wei Chen ng Materials Science Division sa Argonne National Laboratory at ang Institute for Molecular Engineering ay ginanap ang mga pag-aaral ng scattering na X-ray gamit ang Advanced na Photon Source sa Argonne at ang Advanced Light Source sa Lawrence Berkeley.

"Kung wala iyon mahirap makuha ang pananaw tungkol sa istraktura," sabi ni Yu. "Napakalaking pakinabang sa amin."

"Ang kaalaman na ito ay magsisilbing pundasyon mula sa kung saan upang makabuo ng mga high-efficiency organic photovoltaic na aparato upang matugunan ang mga pangangailangan ng enerhiya sa hinaharap ng bansa," dagdag ni Chen.

Source: University of Chicago
Original Study

Tungkol sa Author

Si Emily Conover ay isang manunulat sa agham na may kadalubhasaan sa pisika at astronomiya. Nagsusulat siya para sa Opisina ng Unibersidad ng Chicago, at ang kanyang sariling personal na blog sa agham, Mga Interaksyong Mahinang, at magagamit para sa freelance na agham o teknikal na pagsusulat.

Pahayag ng Pagsisiwalat: Ang National Science Foundation, Air Force Office of Scientific Research, at US Kagawaran ng Enerhiya ay nagpopondo sa pananaliksik.

Inirerekumenda libro:

Green Wizardry: Conservation, Solar Power, Organic Gardening, at Iba Pang Mga Kasanayan sa Kamay Mula sa Naaangkop na Tech Toolkit - ni John Michael Greer

Sa sinaunang mga panahon, ang isang wizard ay isang intelektuwal na malayang trabahador na ang pangunahing sapi sa kalakalan ay mahusay na payo, sinusuportahan ng masusing edukasyon sa agrikultura, nabigasyon, agham pampulitika at militar, wika, komersiyo, matematika, gamot, at mga natural na siyensiya. Ang aklat na ito ay isang dapat basahin para sa sinumang nag-aalala tungkol sa pagpapababa ng aming pag-asa sa isang overloaded na pang-industriya na sistema at, sa isang mundo ng malubhang pagkawala ng enerhiya at pang-ekonomiyang mga problema, ang paggawa ng buhay ng isang mas mahusay na mas mababa traumatiko at mas madaling pakisamahan. Mula sa mga pangunahing konsepto ng ekolohiya sa isang napakaraming praktikal na pamamaraan, ang Green Wizardry ay isang komprehensibong manwal para sa wizard-in-training ngayon.

Pindutin dito para sa higit pang impormasyon at / o mag-order ng aklat na ito.