鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1220次 | 2020年04月14日
美國科學(xué)家研發(fā)出太陽能電池新技術(shù)
美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的科學(xué)家受到植物光合用途的啟發(fā),研究出長時(shí)間儲存太陽能的新技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)一旦使用將會改變科學(xué)家設(shè)計(jì)太陽能電池的思路。當(dāng)今大多數(shù)住宅屋頂?shù)奶柲茈姵匕宀牧希浯鎯μ柲艿臅r(shí)間僅有幾微秒。新的設(shè)計(jì)是受到植物光合用途的啟發(fā)。在光合用途時(shí),暴露在陽光下的植物在其細(xì)胞內(nèi)使用精密的組織結(jié)構(gòu),將電子拉開以快速分離電荷,留下帶正電荷的分子,并保持正電荷和負(fù)電荷分離。高級研究員SarahTolbert說道。
同時(shí),Tolbert強(qiáng)調(diào)說:使光伏用途過程高效的關(guān)鍵之處也是電荷的分離。一方面,傳統(tǒng)的屋頂太陽能電池一般采用昂貴的硅材料,用來從陽光中獲取能量。另一方面,較便宜的有機(jī)太陽能,電池效率相對較低,因?yàn)樗鼈儾东@的太陽能在變成電能前,分離的正、負(fù)電荷可能會發(fā)生復(fù)合。
現(xiàn)代有機(jī)太陽能電池沒有像植物這樣有明確含義的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能使電荷分離,讓他們分開幾天,甚至幾個(gè)星期。但一旦做出正確的電池結(jié)構(gòu),就可以極大地提高能源的儲存。美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)研究的工作系統(tǒng)由兩部分組成:聚合物供體和納米級富勒烯受體。聚合物供體吸收太陽光,并傳遞電子到富勒烯受體上,從而形成電能。塑料材料,被稱為有機(jī)太陽能電池,其混亂的組織像一盤煮熟的意大利面(其中,聚合物是長而細(xì)的面條,富勒烯是隨機(jī)分配的肉丸子)。但在這種排列下,有時(shí)電子跳回到聚合物里或者丟失,使得電流難以流出電池。
科研人員把組分排列的非常整齊,就像一小捆肉丸放置在未煮過的面條上。有些富勒烯肉丸被放在面條里面,其他則留在表面。結(jié)構(gòu)里的富勒烯把聚合物上的電子取走并將它們傳遞到外部富勒烯上,這樣可有效地使電子遠(yuǎn)離聚合物數(shù)周。
當(dāng)載流子不會出現(xiàn)復(fù)合,表明該系統(tǒng)的工作狀況很好。另一位資深的研究者BenjaminSchwartz說道。在制備新的體系過程中,材料自組裝是一種很好的方法。研究人員說,新的設(shè)計(jì)也比現(xiàn)有技術(shù)更加環(huán)保,因?yàn)檫@些材料的組裝發(fā)生在水中,取代了現(xiàn)在廣泛使用、毒性較強(qiáng)的有機(jī)溶液。這項(xiàng)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在journalScience上。
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