Znanstveniki na univerzi v Montrealu so ob pomoči svojih mednarodnih sodelavcev uspešno potrdili, kako svetlobni žarki vzbujajo kemikalije v plastičnem sončnem panelu, s čimer povzročijo električni naboj.
Zakaj je to pomembno?
No, trdijo, da je to „sveti gral“ za razumevanje temeljnih mehanističnega delovanja (na molekularnem nivoju) procesa, v katerem sončne celice pretvarjajo sončno svetlobo v energijo.
Raziskava je bila objavljena v reviji Nature Communications z naslovom »Direct observation of ultrafast long-range charge separation at polymer–fullerene heterojunctions“.
Vendar, kaj so pravzaprav „plastične“ sončne celice in zakaj nas zanimajo?
Plastične sončne celice so prožne solarne celice izdelane iz tankega filma polimernih materialov. Polimere je mogoče opisati kot velike molekule s ponavljajočimi strukturnimi verigami (enotami) na ogljikovi osnovi, ki jih prav tako poznamo kot organske sončne celice.
Med različnimi fotovoltaičnimi tehnologijami nudijo polimerne (plastične) sončne celice edinstvene lastnosti in možnosti. Te sončne celice vsebujejo okolju prijazne materiale, ki se v naravi nahajajo v izobilju, se lahko izdelajo tako, da so prožne in lahke, mogoče pa jih je izdelati z uporabo roll-to-roll tehnologije, ki je podobna tisti, s katero tiskajo časopise. Vendar predstavlja največji izziv izboljšanje učinkovitosti pretvorbe energije v celicah.
To odkritje je ogromen dosežek prav tako kot razumevanje delovanja „plastičnih“ sončnih celic, saj pomaga odpirati še več možnosti za študij njihove stroškovne učinkovitosti, ki bi lahko vodila k širši uporabi te tehnologije.
Aplikacije s temi sončnimi celicami bi bile lahko veliko cenejše in raznolike kot tiste, ki temeljijo na silicijevih sončnih celicah. Lahko bi jih „natisnili“ na upogljive materiale in jih uporabili tudi na večjih površinah, kot so stene ali okna.
„Naša študija v zvezi s to tehnologijo je velika prelomnica, saj smo prvi, ki smo lahko opazovali, kako se premika oblak elektronov v polprevodniški polimernih, medtem ko nastaja električni tok,« je novinarjem povedala Françoise Provencher, glavna avtorica omenjene raziskave na Univerzi v Montrealu.
Klasični scenarij poteka v 4 korakih:
- (1) donorska molekula je najprej vzbujena s svetlobo,
- (2) zatem prenese elektron v bližnjo akceptorsko molekulo, s čimer nastane par vrzel-elektron (vrzel je pozitivni naboj, ki nastane zaradi primanjkljaja elektrona na polimeru)
- (3) potem se par elektron-vrzel loči v prosta naboja
- (4) ki ustvarita električno energijo, saj se premikata,
je dejala.
„Tudi za nas je bilo veliko presenečenje, da je naš eksperiment dokazal, da se je v sistemu, ki smo študirali vse to zgodilo naenkrat.“
Resnica je, da je raziskovalce sončnih celic skrbelo predvsem to, da se par elektron-vrzel ne bi pravilno ločil, kar bi predstavljalo veliko oviro glede učinkovitosti plastične sončne energije. Vendar pa ločitev poteka brez zapletov, kar pomeni, da za plastične sončne celice ne bo omejitev. Seveda je treba priznati, da pričakujejo manjšo učinkovitost kot pri sončnih celicah, ki temeljijo na siliciju, ki temelji plošč, vendar verjetno ne bo toliko manjša, da bi vplivala na odločitev, kadar sta v igri nižja cena in enostavna uporaba.
Trenutna ocena za termodinamično omejitev učinkovitosti organskih sončnih celic je okoli 22 do 27 odstotkov. Za primerjavo imajo na primer silicijeve sončne celice termodinamično mejo učinkovitosti pri 33 odstotkih, kar pa niti ni veliko več. Cilj skupnosti je doseči 20 odstotkov, vendar pa je potrebna velika prelomnica v razumevanju, da odkrijejo konstrukcijska pravila pravih materialov in ta raziskava je prav gotovo eden izmed pomembnejših korakov v tej smeri.
Vir na: http://www.pvbuzz.com/plastic-solar-panels-breakthrough/
Pomembna prelomnica za plastične sončne celice
2014_SE223_10
