Главная / Технология, способная преобразить хранение солнечной энергии
15.07.2015 |
|
 энергию от солнца всего лишь в течение нескольких микросекунд. Новая технология, разработанная химиками Калифорнийского университета, позволит хранить солнечную энергию в течение нескольких недель. Это продвижение может изменить способы проектирования солнечных батарей.
Новый дизайн вдохновлен тем, как растения вырабатывают энергию с помощью фотосинтеза.
«Биология делает очень хорошую работу по созданию энергию из солнечного света», говорит Сара Тольберт, профессор химии и один из старших авторов исследования. «Растения делают это через фотосинтез с чрезвычайно высокой эффективностью. В процессе фотосинтеза растения, подверженные солнечному свету, используют тщательно организованные наноразмерные структур в рамках своих клеток для быстрого разделения заряда - потянув электроны от положительно заряженных молекул, и сохраняя разделение положительных и отрицательных зарядов. Это разделение играет ключевую роль в обеспечении эффективного процесса.
Для захвата энергии из солнечного света, обычные крышные солнечные батареи используют кремний - довольно дорогой материал. Существует в настоящее время большой толчок к изготовлению более дешевых солнечных батарей с помощью пластика, а не кремний, но сегодняшние пластиковые солнечные элементы являются относительно неэффективными, в значительной степени потому, что разделенные положительные и отрицательные электрические заряды часто рекомбинируются прежде, чем они могут стать электрической энергией.
«Современные пластиковые солнечные элементы не имеют четко определенных структур подобно растениям, потому что мы никогда не знали, как сделать их раньше», сказала Тольберт. «Но эта новая система тянет заряды друг от друга и держит их порознь в течение нескольких дней, или даже недель. После того, как вы сделаете правильную структуру, вы можете значительно улучшить удержание энергии».
Этими двумя компонентами, которые делают систему работающей являются полимерный донор и наноразмерный фуллереновый акцептор. Полимерный донор поглощает солнечный свет и проводит электроны фуллеренового акцептора – в процессе образуется электрическая энергия.
Пластиковые материалы, называемые органическим фотоэлектрическими устройствами, организованы подобно тарелке вареных макарон - неорганизованная массу длинных, тощих полимерных «спагетти» со случайными фуллереновыми «фрикадельками». Но такое расположение затрудняет получение тока из клетки, потому что электроны иногда возвращаются обратно к полимерному спагетти и теряются.
Новая технология упорядочивает элементы более аккуратно - как маленькие пучки сырых спагетти с точно размещенными фрикадельками. Некоторые фуллерены предназначены, чтобы располагаться внутри пучков, а другие вынуждены оставаться снаружи. Фуллерены внутри структуры отбирают электроны из полимеров и перебрасывают их к внешним фуллеренам, которые могут эффективно держать электроны в течение нескольких недель.
В новой системе материалы самостоятельно собираются всего лишь посредством их размещения в непосредственной близости. Новая разработка также является более экологически чистой по сравнению с современными технологиями, потому что материалы можно собирать в воде, а не в более токсичных органических растворах, которые широко используются сегодня. Исследователи уже работают на том, как включить технологию в реальные солнечные батареи.
Про этом они не еще имеют эти материалы в реальном устройстве; они все пока что находятся в растворе. Когда исследователи смогут поставить их вместе и сделать замкнутый контур, то действительно будет настоящий результат. В настоящее время, однако, исследования доказали, что недорогие фотоэлектрические материалы могут быть организованы таким образом, что в значительной степени улучшает их способность удерживать энергию от солнечных лучей.
|
|
