Kalifornische Chemiker fanden heraus, wie man Hochleistungs-Polymersolarmodule herstellt

Ein Beispiel für Polymerplatten

Chemiker der University of California schlugen ein Schema zur Organisation von Polymersolarzellen vor, das deren Effizienz verbessert. Mit dem System können Sie die akkumulierte Ladung nicht wie bei herkömmlichen Polymerbatterien, sondern mehrere Tage lang in Mikrosekunden speichern. Die Wissenschaftler ließen sich natürlich vom Beispiel der Natur inspirieren.

Die Photosynthese ist ein erstaunlicher, komplexer und hochwirksamer Prozess (im Fall der Verwendung von Chlorophyll), dank dessen alles Leben auf dem Planeten existiert. Im Laufe der Evolution haben Pflanzen mehrstufige Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie aus Photonen gelernt. In diesem Fall ist die Pflanzenstruktur so, dass das Elektron von dem Molekül getrennt wird, das eine positive Ladung erhalten hat und von diesem getrennt bleibt. Dadurch bleibt die Ladung erhalten.

Ingenieure versuchen, leistungsstarke und teure Siliziumplatten durch billige Polymerplatten zu ersetzen , aber sie haben einen Fehler: Ihre Struktur führt häufig dazu, dass sich das neu erhaltene Elektron wieder mit dem Donor vereinigt, was den photoelektrischen Umwandlungskoeffizienten der Platten verringert. Der typische Koeffizient für Polymerplatten liegt bei etwa 5%, für Silizium bei 25% und für Mehrschichtstrukturen aus verschiedenen Materialien sogar über 30%.

Bisher wussten die Ingenieure nicht, wie sie Polymerplatten eine effizientere Struktur verleihen können. Standard-Polymerplatten ähneln einer gut gemischten Mischung aus langen Spaghetti-Polymer-Molekülen und Fleischbällchen-Fullerenen. Polymere wirken als Donoren und übertragen Elektronen auf Fullerenakzeptoren, aber sie „springen“ oft zurück, ohne an Akzeptoren anzuhalten.


Das Makkaroni-Monster versteht, worum es geht

Jetzt haben kalifornische Chemiker den richtigen Weg vorgeschlagen, um Ordnung in die Struktur zu bringen. In den nach ihrer Methode hergestellten Platten enthalten saubere Klumpen von Polymer-Spaghetti innen mehrere Fulleren-Fleischbällchen, während andere Fullerene diese Klumpen außen umgeben. Das Elektron gelangt zuerst zu den inneren Fullerenen, von wo es zu den äußeren Fullerenen gelangt, wo es mehrere Tage oder sogar Wochen gebunden werden kann. Dies erhöht die Effizienz der Paneele erheblich.

Gleichzeitig sind keine toxischen Lösungen erforderlich, um solche Platten zusammenzubauen - sie können in normalem Wasser gesammelt werden. Und der Montageprozess ist stark vereinfacht - laut Chemikern reicht es aus, einfach "alle vorbereiteten Materialien ins Wasser zu werfen, und sie werden sich zu der gewünschten Struktur zusammensetzen". Jetzt arbeiten Chemiker an der Herstellung von echten Solarmodulen auf der Basis dieser Technologie.

Source: https://habr.com/ru/post/de380767/