Nové organické solárne články budúcnosti

Publikoval: ejrick van newman
24. apríla 2023

Vzhľadom na nedávne zlepšenia v účinnosti, s akou dokážu solárne články vyrobené z organických (uhlíkových) polovodičov premieňať slnečné svetlo na elektrinu, sa zlepšenie dlhodobej stability týchto fotovoltaických zariadení stáva čoraz dôležitejšou témou. Reálne aplikácie technológie vyžadujú, aby sa účinnosť fotovoltaického zariadenia udržala mnoho rokov.

Na vyriešenie tohto kľúčového problému výskumníci študovali degradačné mechanizmy pre dve zložky používané vo vrstve organických solárnych článkov absorbujúcich svetlo: materiály „donora elektrónov“ a „akceptor elektrónov“. Tieto dve zložky sú potrebné na rozdelenie viazaného páru elektrón-diera vytvoreného po absorpcii fotónu na voľné elektróny a diery, ktoré tvoria elektrický prúd.

V tejto novej štúdii publikovanej v Joule, má medzinárodný tím výskumníkov pod vedením Cavendish Laboratory, University of Cambridge, sa prvýkrát uvažovalo o degradačných dráhach materiálov donorov elektrónov aj akceptorov elektrónov.

Podrobné skúmanie materiálu darcu elektrónov odlišuje súčasnú výskumnú prácu od predchádzajúcich štúdií a poskytuje dôležité nové poznatky pre túto oblasť. Konkrétne identifikácia ultrarýchleho deaktivačného procesu jedinečného pre materiál donoru elektrónov nebola predtým pozorovaná a poskytuje nový uhol na zváženie degradácie materiálu v organických solárnych článkoch.

Aby pochopili, ako tieto materiály degradovali, výskumníci z Cavendish pracovali ako súčasť medzinárodného tímu s vedcami vo Veľkej Británii, Belgicku a Taliansku. Spoločne skombinovali štúdie stability fotovoltaických zariadení, pri ktorých je funkčný solárny článok vystavený intenzívnemu svetlu, ktoré sa približuje slnečnému žiareniu, s ultrarýchlou laserovou spektroskopiou vykonanou v Cambridge. Prostredníctvom tejto laserovej techniky boli schopní identifikovať nový mechanizmus degradácie v materiáli donoru elektrónov zahŕňajúci krútenie v polymérnom reťazci.

Výsledkom je, že keď skrútený polymér pohltí fotón, podstúpi extrémne rýchlu deaktivačnú dráhu vo femtosekundových časových intervaloch (milióntina miliardtina sekundy). Tento nežiaduci proces je dostatočne rýchly na to, aby prekonal generovanie voľných elektrónov a dier z fotónu, ktoré vedci dokázali korelovať so zníženou účinnosťou organického solárneho článku po tom, čo bol vystavený simulovanému slnečnému žiareniu.

„Bolo zaujímavé zistiť, že niečo také zdanlivo nepatrné ako skrútenie polymérového reťazca môže mať taký veľký vplyv na účinnosť solárnych článkov,“ povedal Dr. Alex Gillett, hlavný autor článku. „V budúcnosti plánujeme stavať na našich zisteniach spoluprácou s chemickými skupinami pri navrhovaní nových materiálov s elektrónovým donorom s pevnejšími polymérnymi chrbticami. Dúfame, že sa tým zníži sklon polyméru krútiť sa a tým sa zlepší stabilita zariadenia s organickým solárnym článkom.“

Vďaka svojim jedinečným vlastnostiam môžu byť organické solárne články použité v širokej škále aplikácií, pre ktoré nie sú vhodné tradičné kremíkové fotovoltaické články. To by mohlo zahŕňať okná na výrobu elektriny pre skleníky, ktoré prepúšťajú farby svetla potrebné na fotosyntézu, alebo dokonca fotovoltaiku, ktorá by sa dala zrolovať pre ľahkú prepravu a mobilnú výrobu elektriny. Identifikáciou degradačného mechanizmu, ktorý je potrebné vyriešiť, teda súčasný výskum priamo približuje ďalšiu generáciu fotovoltaických materiálov a aplikácií k realite.

Zdroj: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62839.php

PREČÍTAJTE SI AJ

NANOČASTICE LIGNÍNU LEPŠIE CHRÁNIA PRED UV ŽIARENÍM

NANOČASTICE LIGNÍNU LEPŠIE CHRÁNIA PRED UV ŽIARENÍM

Inovatívna oblasť kozmetickej vedy nedávno upozornila na lignínové nanočastice (LNP) pre ich výnimočný potenciál pri posilňovaní opatrení na ochranu pred slnkom v rámci produktov starostlivosti o pleť. Tieto nanočastice sú oslavované pre ich vynikajúcu schopnosť...

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

Pre ľudí s poruchami hlasu, vrátane tých, ktorí majú patologické stavy hlasiviek alebo ktorí sa zotavujú po operáciách rakoviny hrtana, je často ťažké alebo nemožné hovoriť. To sa môže čoskoro zmeniť. Tím inžinierov z UCLA vynašiel mäkké, tenké a pružné zariadenie s...

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

V súčasnosti sa viskózové textílie vyrábajú z biomasy z lesa a úplne recyklovaná viskóza neexistuje. Vedcom z univerzity v Lunde vo Švédsku sa teraz podarilo vyrobiť novú viskózu – z opotrebovaných bavlnených obliečok. Staré textílie po celom svete končia na smetisku...

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

Prevratný vývoj v liečbe poranení miechy predstavuje nový prístup prostredníctvom použitia špecializovanej nanotechnológie. Tento dodávací systém, známy ako nanogél, je duchovným dieťaťom výskumníkov z Politecnico di Milano. Je dômyselne navrhnutý tak, aby sa...

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

Mäkká robotika je náuka o vytváraní robotov z mäkkých materiálov, ktorá má výhodu flexibility a bezpečnosti pri interakciách medzi ľuďmi. Tieto roboty sú vhodné pre aplikácie od zdravotníckych zariadení až po zvyšovanie efektivity pri rôznych úlohách. Okrem toho,...

NANOTECHNOLÓGIA ZVYŠUJE CHIRURGICKÚ PRESNOSŤ A HOJENIE

NANOTECHNOLÓGIA ZVYŠUJE CHIRURGICKÚ PRESNOSŤ A HOJENIE

Výskumníci z Empa a ETH Zurich predstavili inovatívnu chirurgickú techniku, ktorá prináša revolúciu v spôsobe hojenia rán. Táto nová metóda, ktorá sa líši od tradičného prístupu ihly a nite používaného viac ako 5000 rokov, využíva sofistikovaný proces laserového...

INOVATÍVNE ZARIADENIE ZBIERA A VYTVÁRA UDRŽATEĽNÚ ENERGIU

INOVATÍVNE ZARIADENIE ZBIERA A VYTVÁRA UDRŽATEĽNÚ ENERGIU

Prevratné zariadenie na zber energie inšpirované prírodným svetom je nastavené tak, aby spôsobilo revolúciu v tom, ako vyrábame elektrinu z dažďa a vetra. Táto technológia, ktorú vytvoril tím vedcov, efektívne premieňa energiu z dažďových kvapiek a vetra na elektrickú...

PRELOMOVÉ OBJAVY VO VÝSKUME ĽADU

PRELOMOVÉ OBJAVY VO VÝSKUME ĽADU

Zdanlivo jednoduchá látka ľadu bola predmetom prelomovej štúdie v Národnom laboratóriu v Argonne, ktorá odhalila zložitosť jeho správania pri extrémne nízkych teplotách. Základom tejto štúdie je predtavenie, ktoré sa tradične pozoruje blízko bodu mrazu vody....

ŠKRIDLA, KTORÁ ZNÍŽI NÁKLADY NA VYKUROVANIE AJ CHLADENIE

ŠKRIDLA, KTORÁ ZNÍŽI NÁKLADY NA VYKUROVANIE AJ CHLADENIE

Približne polovica spotreby energie priemernej americkej budovy sa minie na vykurovanie a chladenie. To je veľa vynaložených peňazí, spálených fosílnych palív a záťaže na starnúcu energetickú infraštruktúru v čase vysokých teplôt. Vedci teraz predstavili adaptívnu...

ZBER VODY ZO VZDUCHU POMOCOU SOLÁRNEJ ENERGIE

ZBER VODY ZO VZDUCHU POMOCOU SOLÁRNEJ ENERGIE

Viac ako 2,2 miliardy ľudí v súčasnosti žije v krajinách s nedostatkom vody a OSN odhaduje, že 3,5 milióna ročne zomiera na choroby súvisiace s vodou. Keďže oblasti, ktoré najviac potrebujú lepšiu pitnú vodu, sa nachádzajú aj na niektorých z najslnečnejších miest na...

MIKRORIASOVÉ ROBOTY ZACHYTÁVAJÚCE PLASTY VO VODE

MIKRORIASOVÉ ROBOTY ZACHYTÁVAJÚCE PLASTY VO VODE

Plastový odpad čoraz viac znečisťuje naše oceány a vodné cesty. Keď sa plasty v prostredí rozkladajú, fragmentujú sa na malé kúsky známe ako mikroplasty a nanoplasty. Mikroplasty sú plastové častice s veľkosťou do 5 mm, zatiaľ čo nanoplasty sú menšie ako 1 mikrón....

VYLEPŠENIE PRIETOKOVÝCH BATÉRIÍ NA VODNEJ BÁZE

VYLEPŠENIE PRIETOKOVÝCH BATÉRIÍ NA VODNEJ BÁZE

Dve farebné tekutiny prebublávajúce trubicami: Takto vyzerá batéria budúcnosti? Výskumník Empa David Reber sa rozhodol odpovedať na túto otázku v priebehu nasledujúcich štyroch rokov s podporou grantu Ambizione od Švajčiarskej národnej vedeckej nadácie (SNSF)....

autor

ejrick van newman

Komentáre

0 komentárov