polimer solar

Sel suria yang diperbuat daripada polimer mempunyai potensi untuk menjadi murah dan ringan, tetapi para saintis sedang berjuang untuk menjadikannya menghasilkan tenaga yang cekap.

Polimer adalah sejenis molekul besar yang membentuk plastik dan bahan biasa lain.

"Bidang ini agak tidak matang - ia di peringkat awal," kata Luping Yu, seorang profesor dalam bidang kimia di University of Chicago.

Sekarang satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Yu telah mengenal pasti polimer baru yang membolehkan caj elektrik bergerak lebih mudah melalui sel, meningkatkan pengeluaran elektrik.

"Sel solar polimer mempunyai potensi besar untuk menyediakan peranti elektronik yang murah, ringan, dan fleksibel untuk menuai tenaga solar," kata Luyao Lu, seorang pelajar siswazah dalam bidang kimia dan penulis utama kertas dalam jurnal Alam Photonics yang menggambarkan hasilnya.


grafik langganan dalaman


Kawasan aktif sel solar tersebut terdiri daripada campuran polimer yang memberikan dan menerima elektron untuk menghasilkan arus elektrik apabila terdedah kepada cahaya. Polimer baru yang dikembangkan oleh kumpulan Yu, yang dipanggil PID2, meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa elektrik dengan peratus 15 apabila ditambah kepada campuran polimer-fulleren piawai.

"Fullerene, molekul karbon kecil, adalah salah satu bahan standard yang digunakan dalam sel solar polimer," kata Lu. "Pada dasarnya, dalam sel solar polimer kita mempunyai polimer sebagai penderma elektron dan fullerene sebagai penerima elektron untuk membenarkan pemisahan caj."

Dalam kerja mereka, para penyelidik menambah polimer lain ke dalam peranti ini, menghasilkan sel suria dengan dua polimer dan satu fullerene.

Kecekapan Peratus 8.2

Kumpulan ini mencapai kecekapan peratus 8.2 apabila jumlah optimum PID2 ditambah - yang paling tinggi untuk sel solar yang terdiri daripada dua jenis polimer dengan fullerene-dan hasilnya menunjukkan bahawa kecekapan yang lebih tinggi mungkin dapat dilakukan dengan kerja selanjutnya.

Kumpulan itu, yang merangkumi penyelidik di Makmal Nasional Argonne, kini berusaha untuk meningkatkan kecekapan ke arah peratusan 10, penanda aras yang diperlukan untuk sel solar polimer untuk menjadi aplikasi komersil.

Hasilnya luar biasa bukan sahaja kerana kemajuan dalam keupayaan teknikal, nota Yu, tetapi juga kerana PID2 meningkatkan kecekapan melalui kaedah baru. Mekanisme standard untuk meningkatkan kecekapan dengan polimer ketiga adalah dengan meningkatkan penyerapan cahaya dalam peranti.

Langkah-langkah untuk Copytrade

Tetapi selain itu, pasukan mendapati bahawa apabila PID2 telah ditambahkan, caj-caj tersebut diangkut dengan lebih mudah antara polimer dan seluruh sel.

Agar arus dihasilkan oleh sel solar, elektron mesti dipindahkan dari polimer ke fullerene dalam peranti. Tetapi perbezaan antara tahap tenaga elektron untuk polimer-fullerene standard adalah cukup besar bahawa pemindahan elektron antara mereka adalah sukar. PID2 mempunyai tahap tenaga antara dua yang lain, dan bertindak sebagai perantara dalam proses tersebut.

"Ia seperti langkah," kata Yu. "Apabila terlalu tinggi, sukar untuk naik, tetapi jika anda meletakkan di tengah langkah lain maka anda boleh dengan mudah berjalan kaki."

Penambahan PID2 menyebabkan campuran polimer membentuk serat, yang meningkatkan pergerakan elektron di seluruh bahan. Serat berfungsi sebagai laluan untuk membolehkan elektron bergerak ke elektroda di sisi sel solar.

"Ia seperti anda menjana jalan dan seseorang yang bepergian di sepanjang jalan boleh mencari jalan untuk pergi dari sini ke tempat yang lain," jelas Yu.

Untuk mendedahkan struktur ini, Wei Chen dari Bahagian Sains Bahan di Makmal Kebangsaan Argonne dan Institut Kejuruteraan Molekular melakukan kajian hamburan sinar-X menggunakan Advanced Photon Source di Argonne dan Sumber Cahaya Lanjutan di Lawrence Berkeley.

"Tanpa itu, sukar untuk mendapatkan pandangan mengenai struktur itu," kata Yu. "Itu memberi manfaat kepada kami."

"Pengetahuan ini akan menjadi asas untuk membangunkan peranti photovoltaic organik kecekapan tinggi untuk memenuhi keperluan tenaga masa depan negara," tambah Chen.

sumber: Universiti Chicago
Kajian asal


Mengenai Penulis

Emily ConoverEmily Conover adalah seorang penulis sains yang mempunyai kepakaran dalam fizik dan astronomi. Dia menulis untuk Pejabat Berita Universiti Chicago, dan blog sainsnya sendiri, Interaksi Lemah, dan boleh didapati untuk sains bebas atau penulisan teknikal.

Kenyataan Pendedahan: Yayasan Sains Kebangsaan, Pejabat Tentera Udara Penyelidikan Saintifik, dan Jabatan Tenaga AS membiayai penyelidikan.


Buku disyorkan:

Penyihir Hijau: Pemuliharaan, Tenaga Suria, Berkebun Organik, dan Kemahiran Tangan Lain Dari Kit Alat Teknologi yang Sesuai - oleh John Michael Greer

Wizard Hijau: Pemuliharaan, Tenaga Suria, Perkebunan Organik, dan Kemahiran Hands-On Lain Dari Toolkit Tech yang sesuai - oleh John Michael GreerPada zaman purba, penyihir adalah seorang intelektual bebas yang saham utama dalam perdagangan adalah nasihat yang baik, disokong oleh pendidikan menyeluruh dalam bidang pertanian, navigasi, sains politik, ketenteraan, bahasa, perdagangan, matematik, perubatan, dan sains alam. Buku ini adalah mesti dibaca bagi sesiapa yang mengambil berat tentang mengurangkan kebergantungan kita terhadap sistem perindustrian yang terlalu banyak dan, dalam dunia kekurangan tenaga yang serius dan masalah ekonomi, menjadikan kehidupan yang jauh kurang trauma dan lebih mudah didiami. Dari konsep asas ekologi kepada kebanyakan teknik praktikal, Green Wizardry adalah manual yang komprehensif untuk ahli sihir dalam latihan hari ini.

Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini.