WRÓĆ DO STRONY
GŁÓWNEJ
Technowinki

Technologia wprost z natury pomoże udoskonalić ogniwa słoneczne

Trwają prace nad skonstruowaniem ogniwa słonecznego o znacznie większej wydajności, tak względem ilości produkowanej energii, jak i twojego portfela.

Zdaniem Sarah Tolbert, będącej profesorem chemii i jednym z autorów badania, biologia dostarcza świetnego materiału poglądowego, dotyczącego przetwarzania promieni słonecznych na energię. Jest nim fotosynteza – proces, w którym rośliny wystawianie na działanie światła dziennego używają zorganizowanych struktur wewnątrzkomórkowych do błyskawicznego rozdzielania pozytywnych i negatywnych ładunków elektrycznych. To czynnik sprawiający, że fotosynteza cechuje się tak wysoką efektywnością.

Do produkcji najczęściej używanych ogniw słonecznych wykorzystuje się między innymi krzem, co sprawia, że są dość kosztowne. Rozwiązania technologiczne z zastosowaniem plastiku są o wiele tańsze, ale także mało wydajne – w większości przez zbyt szybkie łączenie się przeciwstawnych ładunków, zanim jeszcze urządzenie zdąży przekształcić je w napięcie. Naukowcy z University of California w Los Angeles (USA) zaprojektowali plastikowe ogniwa słoneczne, których konstrukcja została zainspirowana przez sposób, w jaki rośliny produkują energię w procesie fotosyntezy. Tolbert, szacuje, że nowy system pozwoli wydłużyć czas przechowywania rozdzielonych przezeń ładunków z zaledwie mikrosekund do dni, a nawet tygodni.

chemistsdevi_UCLA chemistry
W schemacie na zielono oznaczono polimery, zaś na niebiesko i brązowo – fulereny, przekazujące sobie ładunek elektryczny.

Do konstrukcji swojego urządzenia amerykańscy badacze używają polimerowych donorów, które absorbują światło słoneczne i przekazują elektrony do innego komponentu – fulerenowych akceptorów, wytwarzając w rezultacie energię elektryczną. Tutaj, w przeciwieństwie do ich chaotycznego ułożenia w konwencjonalnych, organicznych ogniwach fotowoltaicznych, obydwa elementy są uporządkowane względem siebie. Fulereny, znajdujące się wewnątrz struktur z polimerowych nitek, natychmiastowo przechwytują z nich elektrony i przerzucają do innych fulerenów, znajdujących na zewnątrz i trzymających ładunki z dala od polimerów (w przeciwnym razie groziłoby to stratą pozyskanej cząstki).

Wykorzystane przez naukowców części składowe nowego ogniwa mają więcej interesujących właściwości – mianowicie same układają się w odpowiedni wzorzec, gdy tylko znajdą się blisko siebie. Profesor chemii Benjamin Schwartz, drugi z autorów prac nad innowacyjnymi panelami słonecznymi, twierdzi, że materiały zostały zaprojektowane tak, iż wystarczy tylko włożyć je do wody, a przeorganizują się w odpowiednią strukturę, bez konieczności wkładania w ten proces dodatkowej pracy. Na korzyść nowego typu ogniwa przemawia też fakt wykorzystania wody zamiast toksycznych roztworów, które powszechnie stosuje się w obecnej technologii produkcji tych urządzeń.

[Źródło: Phys.org; Zdjęcia: UCLA]