Самозбірні наноматеріали можуть поліпшити сонячні батареї

Sebastian Ganso

Дослідниками в Центрі перспективних наукових досліджень (ASRC) розроблені наноматеріали, які підвищують теоретичну ефективність сонячних елементів до 44 відсотків.

Сонячний сплеск

Чисті джерела енергії, такі як енергія вітру і сонця, все частіше використовуються в порівнянні з традиційними варіантами, такими як вугілля. З 2008 року енергія, що виробляється за допомогою сонячної енергії в Сполучених Штатах, зросла більш ніж в сімнадцять разів, що досить для забезпечення енергією, еквівалентної 5,7 мільйонам середніх американських будинків, за даними Управління з енергоефективності та поновлюваних джерел енергії.

Проблема в тому, що ці існуючі сонячні батареї все ще досить неефективні в зборі сонячної енергії з теоретичним межею ефективності близько 33 відсотків. Ця неефективність може незабаром бути виправлена завдяки новим самозбірним наноматеріалам, розробленим дослідниками в Центрі перспективних наукових досліджень (ASRC) в аспірантурі Міського університету Нью-Йорка (CUNY).

Підбираємо нано-шматочки

У статті, опублікованій раніше в цьому місяці в журналі Physical Chemistry, дослідники з ASRC в CUNY описують недавно розроблені наноматеріали, які використовують процес, званий синглетним розподілом, для продовження життя збираються електронами, що генеруються світлом. Хоча це вперше спостерігалося в 1965 році, точний процес синглетного ділення все ще залишається дискусійною темою, унікальною для молекулярної фізики.

По суті, цей процес дозволяє приділяти більше часу порушених електронів, створюваним поглинанням світла. Дослідження групи показують, що ці матеріали можуть створювати більш корисні заряди й підвищити теоретичну ефективність сонячних елементів до 44 відсотків. Комбінуючи різні версії широко використовуваних промислових барвників - дікетопірролопіррола (DPP) і рілена, команда створила матеріали з самозбірними властивостями. Кожна комбінація мала трохи різні фактори, які визначали, наскільки добре комбінація здатна збирати енергію.

Як іскра

Тепер, коли вони розробили спосіб збільшення енергії, одержуваної від зібраного сонячного світла, наступний крок - з'ясувати, як захопити всю енергію, що генерується в процесі. Хоча такий процес може зайняти деякий час, початкові результати відкривають безліч нових можливостей для експериментів.

«Ця робота надає нам бібліотеку наноматеріалів, яку ми можемо вивчити для збору сонячної енергії», - сказав професор Адам Брауншвейг, провідний дослідник дослідження: «Наш метод об'єднання барвників у функціональні матеріали з використанням самозбирання означає, що ми можемо ретельно налаштовувати їх властивості й підвищувати ефективність критичного процесу збору світла».

Джерела: EurekAlert