Systém účinnosti organických krevních buněk

Organické krvinky jsou levnější a jejich výroba je pružnější než jejich protějšky z krystalického křemíku, ale nenabízejí stejnou úroveň účinnosti nebo stability. Tým vědců, vedený profesorem Christophem Brabebem, ředitelem Institutu pro elektronickou a energetickou technologii (i-MEET), předsedy FAU pro materiály a inženýrství FAU, pracuje na zlepšení těchto vlastností již několik let. Ve své disertační práci ukázal Andrei Klassen, mladý vědecký pracovník FAH, že účinnost může být zvýšena použitím molekul fluorescenčních receptorů. Jeho práce jsou nyní publikována v časopise Přírodní energie,

Ar! Může poskytovat sálavou energii kolem 1000 wattů / metr čtvereční v běžných evropských zeměpisných šířkách. Konvenční monokrystalické křemíkové krvinky přeměňují až pětinu této energie na elektřinu, což znamená, že jejich účinnost je asi 20 procent. Pracovní skupina profesora Brabka vytvořila světový rekord v efektivitě organického fotovoltaického modulu – 12,6% od září 2019. Vícebuněčný modul vyvinutý v Energie Campus Nürnberg (EnCN) má plochu 26 cm2. „Pokud bychom v laboratoři mohli získat více než 20%, mohli bychom prakticky získat 15%, abychom se stali skutečnou konkurencí pro křemíkové krvinky,“ říká profesor Brabek.

Flexibilní aplikace během výroby – vysoká energetická účinnost

Výhody organických krevních buněk jsou zřejmé. Jsou jemné jako fólie a lze je přizpůsobit různým základnám. Vlnovou délku, při které je světlo absorbováno, lze „upravit“ pomocí použitých makromodulů. Kancelářské okno pokryté organickými krevními buňkami, které absorbuje červené infračervené spektrum, nejen vyčistí tepelné záření, ale také generuje elektřinu.

Jedním z nejdůležitějších kritérií, pokud jde o změnu klimatu, je doba provozu, po které krvinka produkuje více energie, než kolik bylo k její výrobě zapotřebí. Tato takzvaná doba rekuperace energie do značné míry závisí na použité technologii – umístění fotovoltaického (FV) systému. Podle nejnovějších odhadů Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) je doba zotavení FV modulů vyrobených z křemíku ve Švýcarsku asi 2,5 až 2,8 roku. Podle Dr. Thomase Hammüllera, výzkumníka v křesle profesora Brabecka, je však u organických krvinek tento čas zkrácen na pouhých několik měsíců.

Ztráta výkonu při oddělení náboje

Ve srovnání s „tradičními“ křemíkovými krevními buňkami má její organický ekvivalent určité nevýhody. Světlo oblouku nezpůsobuje přímo náboj pro tok proudu, ale takzvané excitony, ve kterých jsou stále připojeny kladně-záporné náboje. „Aby se stimulovalo oddělení náboje, je vyžadován přijímač, který přitahuje pouze záporný náboj, který zase generuje volný náboj, kterým lze generovat elektřinu,“ vysvětluje Dr. Hammüller.

K oddělení poplatků je nutná určitá hnací síla. Tato hnací síla závisí na molekulární struktuře použitých polymerů. Protože určité molekuly ve třídě fullerenů mají vysokou pohyblivost, byly dosud preferovanou volbou elektronových receptorů v organických krevních buňkách. Mezitím však vědci zjistili, že vysoký pohon má nepříznivý vliv na napětí. To znamená, že výkon solárního článku klesá podle aktuálního vzorce toku. Energie se rovná napětí proudu.

Andrei Klassen chtěl zjistit, jak nízká byla hnací síla k dosažení pouze úplného oddělení excitonové nálože. Za tímto účelem porovnal kombinace čtyř polymerů receptoru dárce-pět, které již prokázaly svůj potenciál pro použití v organických krevních buňkách. Klassen je použil k výrobě 20 solárních článků za přesně stejných podmínek s výkonem téměř nula až 0,6 elektronvoltu.

Zvýšení výkonu u určitých molekul

Výsledky měření prokázaly důkaz teorie již přijaté ve výzkumu. „Čím blíže se dostanete k nule, tím více rovnováhy se posune k excitonům,“ říká dr. Larry Lorre, frabrofyzik pracovní skupiny Brabek. To znamená, že budoucí výzkum by se měl zaměřit na rozpad excitonu, což znamená prodloužení „délky života“ jeho excitace.

Studie se zatím zaměřila pouze na pracovní život státu CT. Excitony lze rozložit vyzařováním světla (zářivky) nebo tepla. Dovednou úpravou polymerů se vědcům podařilo minimalizovat produkci tepla při zachování luminiscence co nejvíce. „Efektivitu krevních buněk lze zase zvýšit použitím vysoce svítivých molekul receptorů,“ předpovídá Andrei Klassen.

Odkaz. Andrey Klassen, Kristus L. Chokhos, Larry Luer, Vasilis G. Gregoryou, Jon Onas Wortmann, Andres Osvet, Karen Forberich, Ian McCalloch „Role sluneční energie těla při výrobě náboje při mírné kompenzaci energetických hladin v organických krevních buňkách“, Thomas Hummuller և Christoph B. Brabek, 31. srpna 2020 Přírodní energie,
DOI: 10.1038 / s41560-020-00684-7:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.