اكتشف الكيميائيون في كاليفورنيا كيفية صنع الألواح الشمسية البوليمرية عالية الأداء

مثال على ألواح البوليمر

الكيميائيين اقترحوا من جامعة كاليفورنيا مخططًا لتنظيم الخلايا الشمسية البوليمرية التي تعمل على تحسين كفاءتها. يسمح لك النظام بحفظ الشحنة المتراكمة ليس بالميكروثانية ، مثل بطاريات البوليمر التقليدية ، ولكن لعدة أيام. استلهم العلماء ، بالطبع ، من مثال الطبيعة.

التركيب الضوئي عملية مذهلة ومعقدة وذات كفاءة عالية (في حالة استخدام الكلوروفيل) ، بفضلها توجد جميع أشكال الحياة على هذا الكوكب. في سياق التطور ، تعلمت النباتات تكنولوجيا متعددة المراحل لإنتاج الطاقة الكهربائية من الفوتونات. في هذه الحالة ، يكون هيكل النبات بحيث يتم فصل الإلكترون عن الجزيء الذي تلقى شحنة موجبة ويبقى منفصلاً عنه. نتيجة لذلك ، يتم حفظ الرسوم.

يحاول المهندسون استبدال ألواح السيليكون عالية الأداء والمكلفة بألواح بوليمر رخيصة ، ولكن لديهم عيب واحد - غالبًا ما يؤدي هيكلهم إلى حقيقة أن الإلكترون الذي تم الحصول عليه حديثًا مع الشريك المتبرع ، مما يقلل من معامل التحويل الكهروضوئي للألواح. يبلغ المعامل النموذجي لألواح البوليمر حوالي 5 ٪ ، بينما بالنسبة للسيليكون يصل إلى 25 ٪ ، وبالنسبة للهياكل متعددة الطبقات من المواد المختلفة فإنه يتجاوز حتى 30 ٪.

في السابق ، لم يكن المهندسون يعرفون كيف يمنحون ألواح البوليمر بنية أكثر كفاءة. تشبه ألواح البوليمر القياسية خليطًا جيدًا من خليط من جزيئات السباغيتي بوليمر الطويلة وكريات اللحم - الفوليرين. تعمل البوليمرات كمتبرعين ، حيث تنقل الإلكترونات إلى متقبلات الفوليرين ، لكنها غالبًا "تقفز إلى الخلف" دون التوقف عند المتقبلين.


يفهم وحش المعكرونة ما هو على المحك

الآن ، اقترح الكيميائيون في كاليفورنيا الطريقة الصحيحة لجلب النظام إلى الهيكل. في الألواح المصنوعة وفقًا لطريقتها ، تحتوي الكتل الأنيقة من معكرونة البوليمر على العديد من كرات اللحم الفوليرين في الداخل ، بينما تحيط الفوليرينات الأخرى بهذه الكتل في الخارج. يصل الإلكترون أولاً إلى الفوليرينات الداخلية ، التي ينتقل منها إلى الفوليرينات الخارجية ، حيث يمكن ربطه لعدة أيام أو حتى أسابيع. وهذا يزيد بشكل كبير من كفاءة الألواح.

في الوقت نفسه ، ليست هناك حاجة إلى حلول سامة لتجميع هذه الألواح - يمكن جمعها في الماء العادي. وعملية التجميع مبسطة إلى حد كبير - يكفي ، وفقًا للكيميائيين ، ببساطة "رمي جميع المواد المحضرة في الماء ، وسوف يقومون بتجميع أنفسهم في الهيكل المطلوب". يعمل الكيميائيون الآن على عملية تصنيع الألواح الشمسية الحقيقية القائمة على هذه التكنولوجيا.

Source: https://habr.com/ru/post/ar380767/