Наноматериалы смогут улучшить эффективность солнечных батарей
Чистые источники энергии, такие как энергия ветра и солнечная энергия, все чаще используются по сравнению с традиционными вариантами, такими как уголь. С 2008 года энергия, вырабатываемая с помощью солнечной энергии в Соединенных Штатах, выросла более чем в семнадцать раз, что достаточно для обеспечения энергией, эквивалентной 5,7 миллионам средних американских домов, по данным Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии .
Проблема в том, что эти существующие солнечные батареи все еще довольно неэффективны для сбора солнечной энергии, с теоретическим пределом эффективности около 33 процентов. Эта неэффективность может вскоре быть исправлена благодаря новым самоорганизующимся наноматериалам, разработанным исследователями в Центре передовых научных исследований (ASRC) в Центре выпускников Городского университета Нью-Йорка.
В статье, опубликованной ранее в этом месяце в журнале Physical Chemistry, исследователи из ASRC в CUNY описывают недавно разработанные наноматериалы, которые используют процесс, называемый синглетным делением, для продления жизни собираемых электронами, генерируемых светом. Хотя это впервые наблюдалось в 1965 году , точный процесс синглетного деления все еще остается дискуссионной темой, уникальной для молекулярной физики.
По сути, этот процесс позволяет уделять больше времени возбужденным электронам, создаваемым поглощением света. Исследования группы показывают, что эти материалы могут создавать более полезные заряды и повысить теоретическую эффективность солнечных элементов до 44 процентов. Комбинируя различные версии широко используемых промышленных красителей — дикетопирролопиррола (DPP) и рилена, команда создала материалы с самоорганизующимися свойствами. Каждая комбинация имела немного разные факторы, которые определяли, насколько хорошо комбинация способна собирать энергию.
Теперь, когда они разработали способ увеличения энергии, получаемой от собранного солнечного света, следующий шаг — выяснить, как захватить всю энергию, генерируемую в процессе. Хотя такой процесс может занять некоторое время, первоначальные результаты открывают множество новых возможностей для экспериментов.
«Эта работа предоставляет нам библиотеку наноматериалов, которую мы можем изучить для сбора солнечной энергии, — сказал профессор Адам Брауншвейг, ведущий исследователь исследования. — Наш метод объединения красителей в функциональные материалы с использованием самосборки означает, что мы можем тщательно настроить их свойства и повышают эффективность критического процесса сбора света».
