新技术可以改变太阳能储存

科学家设计了一种新的太阳能电池成分,包括聚合物供体束(绿色棒)和整齐的富勒烯受体(紫色,棕褐色)。

化学家在加州大学洛杉矶分校开发出一种新技术,可以存储太阳能长达数周的时间-mdash;这可能会改变科学家们设计太阳能电池的方式。

今天大多数住宅屋顶太阳能电池板的材料可以一次只存储几秒钟的太阳能。加州大学洛杉矶分校化学家开发的一项新技术能够存储长达数周的太阳能-—这一进展可能会改变科学家对太阳能电池设计的看法。

该研究结果于6月19日发表在“科学”杂志上。

新设计的灵感来源于植物产生的方式。通过光合作用获得能量。

“生物学在从阳光中创造能量方面做得很好,“rdquo;加州大学洛杉矶分校化学教授萨拉托尔伯特说,他是该研究的高级作者之一。“植物通过光合作用以极高的效率实现这一目标。<

&ndquo;在光合作用中,暴露在阳光下的植物在细胞内使用精心组织的纳米级结构来快速分离电荷—将电子从留下的带正电荷的分子中拉出,并保持正电荷和负电荷分离,“rdquo;托尔伯特说。“分离是使过程如此高效的关键。”

为了从阳光中捕获能量,传统的屋顶太阳能电池使用硅,这是一种相当昂贵的材料。目前大力推广使用塑料而不是硅制造低成本太阳能电池,但今天的塑料太阳能电池效率相对较低,很大程度上是因为分离的正负电荷通常在它们成为电能之前重新组合。

“现代塑料太阳能电池没有像植物一样具有明确定义的结构,因为我们以前从未知道如何制造它们,”托尔伯特说。“但是这个新系统将收费分开并将它们分开几天甚至几周。一旦你做出正确的结构,你就可以大大提高能量的保留。<

使UCLA开发的系统工作的两个组成部分是聚合物供体和纳米级富勒烯受体。聚合物供体吸收太阳光并将电子传递给富勒烯受体;这个过程产生电能。

塑料材料,有机光伏电池,通常被组织成一盘熟意大利面—一团杂乱无章的长而瘦的聚合物“意大利面条”随机富勒烯“肉丸。”但这种安排使得电流难以从电池中流出,因为电子有时会跳回到聚合物意大利面并丢失。

加州大学洛杉矶分校的技术更加整齐地排列元素—就像一小捆未经烹煮的意大利面条,配有精确放置的肉丸。一些富勒烯肉丸被设计成坐在意大利面条束内,但其他人被迫留在外面。结构内部的富勒烯从聚合物中吸收电子并将它们抛到外部富勒烯,这可以有效地使电子远离聚合物数周。

&ndquo;当电荷永远不会一起回来时,系统工作得更好,“rdquo;加州大学洛杉矶分校化学教授,另一位高级合着者本杰明施瓦茨说。“这是第一次使用现代合成有机光伏材料进行展示。”

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