211service.com
Plastmasas saules bateriju stumšana
Plastmasas saules baterijas ir vieglas, elastīgas un, pats galvenais, lēti izgatavojamas. Taču līdz šim šīs ierīces ir bijušas pārāk neefektīvas, lai konkurētu ar silīcija saules baterijām lielākajā daļā lietojumu. Tagad pētnieki no dažām iestādēm apgalvo, ka ir izgatavojuši polimēru saules baterijas ar rekordlielu efektivitāti. Šīs šūnas joprojām nav pietiekami labas, lai konkurētu ar silīciju, bet polimēru efektivitāte ir pieaugusi par aptuveni 1 procentu gadā. Ja viņi to spēs turpināt, saka pētnieki, plastmasas saules baterijas dažu gadu laikā konkurēs ar silīciju.
Spēcīgi polimēri: Šajā ilustrācijā parādīti dažādi slāņi, kas veido jaunu plastmasas saules bateriju ar gandrīz ideālu iekšējo efektivitāti. No apakšas uz augšu slāņi ir stikls, caurspīdīgs elektrods, divi polimēru slāņi, titāna oksīda slānis, kas pārdala gaismu, un alumīnija elektrods.
Šonedēļ tiešsaistes izdevumā Dabas fotonika Pētnieki ziņoja par polimēru saules baterijām, kas aptuveni 6,1 procentu saules gaismā esošās enerģijas pārvērš elektrībā, kas ir nedaudz tuvāk 10 procentiem, kas, pēc viņu domām, būs nepieciešami, lai iegūtu nozīmīgu vietu tirgū. (Parastās silīcija šūnas ir aptuveni par 15 procentiem efektīvas.) Jaunie efektivitātes skaitļi liecina, ka esam spēlē, saka. Alans Hēgers , fizikas profesors Kalifornijas Universitātē Santabarbarā, kurš vadīja pētījumu. Hēgers dalījās ar Nobela prēmija ķīmijā 2000. gadā par lomu pirmo vadošo polimēru izstrādē, un viņš ir līdzdibinātājs un galvenais zinātnieks Konarka , plastmasas saules bateriju uzņēmums, kura galvenā mītne atrodas Lowell, MA.
Kalifornijas pētnieku rezultāti ir ļoti labvēlīgi salīdzināmi ar iepriekš publicētajiem polimēru saules bateriju aprakstiem, kuru efektivitāte ir bijusi aptuveni 5 procenti. Konarka saka, ka uzņēmuma šūnām, kurās izmantoti atšķirīgi materiāli nekā Hēgera universitātes laboratorijā ražotajām šūnām, nesen tika novērtēts aptuveni 6,4 procenti. Un piezvanīja konkurents Sanmateo, Kalifornijā Saules enerģija ir izgatavojis plastmasas šūnas ar līdzīgu efektivitāti, norāda saistītais pētnieks.
Plastmasas saules baterijām neatkarīgi no tā, cik labi tās ir izstrādātas, tām ir iekšējie ierobežojumi, ko nosaka polimēri, kas veido to aktīvo slāni. Līdz šim izgatavotie polimēri spēj absorbēt tikai salīdzinoši šauras gaismas joslas. Ir iespējams palielināt to jaudas pārveidošanas efektivitāti, sakraujot polimēru plēves, kas paredzētas dažādu gaismas joslu uztveršanai; Hēgera grupai pagātnē ir bijuši zināmi panākumi. Bet šai pieejai ir liels trūkums. Slāņošana ir pašsaprotama, jo palielinās ražošanas izmaksas, saka Lupings Ju , Čikāgas universitātes organiskās ķīmijas profesors, kurš arī strādā pie saules baterijām.
Viens no veidiem, kā uzlabot šo šūnu veiktspēju, ir nodrošināt, lai katrs fotons, ko absorbē polimēri, tiktu pārveidots par elektronu, ko var savākt. Hēgera grupa palielināja savu šūnu kopējo efektivitāti, uzlabojot šo iekšējo efektivitāti. Tas, cik labi elektroni var pārvietoties šajās plēvēs, ir atkarīgs no saskarnes kvalitātes starp diviem komponentiem, kas veido plēvi: Kalifornijas universitātes šūnā tie ir vadošs polimērs un futbola bumbiņas formas oglekļa savienojuma versija, ko sauc. fullerēns. Hēgera grupa pārbaudīja plēves, kas izgatavotas no dažādām šo divu komponentu attiecībām, kā arī dažādiem šķīdinātājiem to apstrādei.
Rezultāts ir šūna ar gandrīz ideālu iekšējo efektivitāti. Visa absorbētā gaisma ir pārvērsta lādiņos, saka Ženans Bao , Stenfordas universitātes ķīmijas inženierijas asociētais profesors, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Šī grupa ir paveikusi ļoti labu šūnu inženieriju.
Esmu sajūsmā par progresu, saka Lai sazinātos ar Jangu , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Kalifornijas Universitātē, Losandželosā. Jūs pakāpeniski virzāt ierakstu. Hēgers piekrīt: tirgus lielums ir atkarīgs no izmaksām dolāros par vatu, tāpēc katrs efektivitātes pieaugums ir svarīgs.
Lai gan Yang, Bao un Heeger saka, ka Hēgera grupas sasniegtie skaitļi ir svarīgs polimēru saules bateriju potenciāla pierādījums, visi atzīst, ka esošie materiāli nebūs tie, kas virzīs nozari uz priekšu. Desmit procenti [efektivitāte] būtu izrāviens, saka Hēgers. Mēs to sasniedzam, sintezējot jaunus materiālus, kas reaģē uz lielāku enerģijas spektra daļu.
Jangs saka, ka organiskie materiāli joprojām ir ierobežoti ar redzamo gaismu, taču liela daļa saules enerģijas atrodas blakus spektra daļā - infrasarkanajā starā, tāpēc polimēru zinātnieki strādā pie saules elementu materiāliem, kas var arī absorbēt šo joslu. Čikāgas Universitātes Yu, kas sadarbojas ar Solarmer Energy, saka, ka uzņēmums ir izmantojis viņa polimērus, kas absorbē īsāka viļņa garuma gaismu, lai izgatavotu šūnas, kurām vajadzētu sasniegt vairāk nekā 7 procentu efektivitāti, taču viņš nevar izpaust sīkāku informāciju, jo rezultāti. vēl nav publicēti.