Sonselle wat van polimere vervaardig word, het die potensiaal om goedkoop en liggewig te wees, maar wetenskaplikes sukkel om hulle doeltreffend te laat opwek.

'N Polimeer is 'n tipe groot molekule wat plastiek en ander bekende materiale vorm.

"Die veld is eerder onvolwasse-dis in die kinderskoene stadium," sê Luping Yu, 'n professor in chemie aan die Universiteit van Chicago.

Nou het 'n span navorsers onder leiding van Yu 'n nuwe polimeer geïdentifiseer wat toelaat dat elektriese ladings makliker deur die sel beweeg, wat die produksie van elektrisiteit verhoog.

"Polimeer sonselle het groot potensiaal om laekoste, liggewig en buigsame elektroniese toestelle te verskaf om sonkrag te oes," sê Luyao Lu, 'n gegradueerde student in chemie en hoofskrywer van 'n vraestel in die joernaal. Nature Photonics wat die resultaat beskryf.

Die aktiewe streke van sulke sonselle bestaan ​​uit 'n mengsel van polimere wat elektrone gee en ontvang om elektriese stroom op te wek wanneer dit aan die lig blootgestel word. Die nuwe polimeer wat deur Yu se groep, genaamd PID2, ontwikkel is, verbeter die doeltreffendheid van elektriese kragopwekking teen 15 persent wanneer dit by 'n standaard polimeer-volereen mengsel gevoeg word.

"Fullerene, 'n klein koolstofmolekule, is een van die standaard materiaal wat in polimeer-sonselle gebruik word," sê Lu. "Basies, in polimeer sonnes het ons 'n polimeer as elektron donor en fullerene as elektron-acceptor om ladings skeiding toe te laat."

In hul werk het die navorsers nog 'n polimeer in die toestel bygevoeg, wat in selselle met twee polimere en een fullerene tot gevolg gehad het.

8.2 Percent Efficiency

Die groep het 'n doeltreffendheid van 8.2-persentasie behaal toe 'n optimale hoeveelheid PID2 bygevoeg is, die hoogste ooit vir sonneselle wat bestaan ​​uit twee tipes polimere met fullerene. Dit beteken dat selfs hoër doeltreffendhede met verdere werk moontlik kan wees.

Die groep, wat navorsers by die Argonne Nasionale Laboratorium insluit, werk nou om doeltreffendheid na 10-persentasie te stoot, 'n maatstaf wat nodig is vir polimeer-sonselle om lewensvatbaar te wees vir kommersiële toepassings.

Die resultaat was merkwaardig, nie net as gevolg van die vooruitgang in tegniese vermoëns nie, maar ook omdat PID2 die doeltreffendheid verbeter het deur 'n nuwe metode. Die standaard meganisme vir die verbetering van doeltreffendheid met 'n derde polimeer is deur die opname van lig in die toestel te verhoog.

Hoe werk dit?

Maar daarbenewens het die span bevind dat wanneer PID2 bygevoeg is, ladings makliker tussen polimere en deur die sel vervoer word.

Ten einde vir 'n stroom opgewek word deur die zonnecel, moet elektrone oorgedra word van polimeer om Full binne die toestel. Maar die verskil tussen elektron energievlakke vir die standaard polimeer-Full groot genoeg is dat elektronoordrag tussen hulle moeilik. PID2 het energievlakke in tussen die ander twee, en tree op as 'n tussenganger in die proses.

"Dit is soos 'n stap," sê Yu. "As dit te hoog is, is dit moeilik om te klim, maar as jy 'n ander stap in die middel sit, kan jy maklik stap."

Die byvoeging van PID2 het veroorsaak dat die polimeermengsel vesels vorm, wat die mobiliteit van elektrone regdeur die materiaal verbeter. Die vesels dien as 'n pad om elektrone toe te laat om na die elektrodes aan die kante van die sonsel te beweeg.

"Dit is asof jy 'n straat genereer en iemand wat langs die straat reis, kan 'n manier vind om van hierdie kant na die ander te gaan," verduidelik Yu.

Om hierdie struktuur te openbaar, het Wei Chen van die Afdeling Materialwetenskap by Argonne Nasionale Laboratorium en die Instituut vir Molekulêre Ingenieurswese X-straalverstrooiingsstudies uitgevoer met behulp van die Gevorderde Fotonbron by Argonne en die Gevorderde Ligbron by Lawrence Berkeley.

"Sonder dit is dit moeilik om insig te kry oor die struktuur," sê Yu. "Dit is geweldig vir ons."

"Hierdie kennis sal dien as 'n basis waaruit hoë-doeltreffendheid organiese fotovoltaïese toestelle ontwikkel om die nasie se toekomstige energiebehoeftes te ontmoet," voeg Chen by.

Bron: Universiteit van Chicago
oorspronklike Studie

Oor die skrywer

Emily Conover is 'n wetenskapskrywer met kundigheid in fisika en sterrekunde. Sy skryf vir die Universiteit van Chicago News Office, en haar eie persoonlike wetenskap blog, Swak Interaksies, en is beskikbaar vir vryskut wetenskap of tegniese skryfwerk.

Openbaarmakingsverklaring: Die Nasionale Wetenskapstigting, die Lugmagkantoor van Wetenskaplike Navorsing, en die Amerikaanse Departement van Energie het die navorsing befonds.

Aanbevole boek:

Green Wizardry: Conservation, Solar Power, Organic Gardening, and Other Praktiese vaardighede uit die toepaslike Tech Toolkit - deur John Michael Greer

In antieke tye, 'n towenaar was 'n vryskut-intellektuele wie se hoof voorraad in die handel was goeie raad, ondersteun deur 'n deeglike opvoeding in die landbou, navigasie, politieke en militêre wetenskap, tale, handel, wiskunde, medisyne, en die natuurwetenskappe. Hierdie boek is 'n moet-lees vir bekommerd oor dalende ons afhanklikheid van 'n oorlaaide industriële stelsel en, in 'n wêreld van ernstige energietekorte en ekonomiese probleme, maak die lewe baie minder traumaties en meer leefbaar enigiemand. Van die basiese konsepte van ekologie tot 'n oorvloed van praktiese tegnieke, is Green Wizardry 'n omvattende handleiding vir vandag se towenaar-in-opleiding.

Kliek hier Vir meer inligting en / of om hierdie boek te bestel.