Химики разрабатывают революционную технологию хранения солнечной энергии

Пятница, 19 Июня 2015
Химики разрабатывают революционную технологию хранения солнечной энергии
Большинство материалов, которые используются в солнечных панелях, способны хранить энергию Солнца в течение всего нескольких микросекунд. Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (КУЛА) разрабатывают кардинально новую технологию, которая позволит сберегать солнечную энергию в течение нескольких недель. Результаты исследования были опубликованы 19 июня в научном журнале Science.

На такую идею химиков натолкнуло явление фотосинтеза растений – процесса поглощения, изменения и использования квантов света при помощи воды, воздуха и света в энергию.

- Биология делает очень хорошую работу по созданию энергии из солнечного света. Растения делают это при помощи фотосинтеза с очень высокой эффективностью. В процессе фотосинтеза растения превращают солнечный свет благодаря тщательно организованным наноразмерным структурам в своих клетках быстро разделяя заряды - отталкивая электроны от положительно заряженной молекулы, что позволяет сохранять положительные и отрицательные заряды разделен. Это разделение играет ключевую роль в процессе, делая его настолько эффективным, - заявила одна из авторов исследования, профессор химии КУЛА Сара Тольберт.

Для захвата энергии из солнечного света, обычные солнечные ячейки, которые установлены на большинстве крыш, используют кремний - довольно дорогой материал. В настоящее время ученые ищут способ создать более дешевый аналог из пластика. Однако, современные пластиковые панели очень неэффективные в значительной степени потому, что разделенные положительные и отрицательные электрические заряды часто рекомбинируют прежде, чем они могут стать электрической энергией.

- Современные пластиковые солнечные элементы не имеют четко определенных структур, как у растений, потому что раньше мы не знали как сделать их раньше. Но эта новая система отталкивает заряды друг от друга и держит их порознь в течение нескольких дней, или даже недель. После создания правильной структуры можно значительно улучшить сохранение энергии, - заявила исследователь.

Два компонента, которые делают разработку КУЛА эффективной, это полимер-доноры и наноразмерный фуллереновый акцептор. Полимер-донор поглощает солнечный свет и пропускает электроны фуллереновому акцептору. Этот процесс генерирует электрическую энергию.

Пластиковый материал, называемый органической фотовольтаикой, организован в виде тарелки макарон – хаотичная масса длинных тонких полимерных "спагетти" со случайными фуллереновыми "фрикадельками". Такое расположение делает процесс получения тока из ячейки очень сложным, потому что электроны иногда возвращаются назад полимерные "спагетти" и теряются.

Технология КУЛА упорядочивает элементы более аккуратно - как точно разложенные маленькие пучки сырых спагетти с фрикадельками. Некоторые фуллереновые "фрикадельки" предназначены, чтобы быть внутри массы пучков "спагетти", другие же остаются снаружи.

Фуллерены внутри структуры принимают электроны из полимеров и выталкивают их за фуллерен, что позволяет эффективно держать электроны раздельно от полимера в течение нескольких недель.

Но материалы должны быть размещены в непосредственной близости.

К тому же, новая разработка экологически чище, чем современных технологий, потому что материалы можно собирать в воде, а не в токсичных органических растворах, как это делается сейчас.
Также исследователи уже работают над тем, как включить эту технологию в настоящие солнечные батарей.

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе