توليد المزيد من الكهرباء من الخلايا الشمسية، ومواصلة دراسة ما يسمى الانشطار القميص هذا هو فريدريش - الكسندر - إيرلانغن - جامعة نورمبرغ (FAU) العلماء والمستمر جزء من مشروع بحثي مشترك، المشروع مع جامعة نورث وسترن في إيفانستون الحرم الجامعي ارجون - شمالي غربي الشمسية مركز بحوث الطاقة أجريت (ANSER) القميص التعاون الانشطار يمكن أن تحسن كثيرا من كفاءة الخلايا الشمسية - بفضل أحدث الأبحاث إنها خطوة أقرب إلى أن تصبح ممكنة ، وقد نشرت هذه النتائج في المجلة العلمية للكيمياء.
الاستهلاك العالمي للطاقة ينمو بسرعة، وسوف يستمر هذا الاتجاه التصاعدي في السنوات المقبلة. من أجل تلبية الطلب مع حماية البيئة، والطاقة الشمسية، وطاقة الرياح، والطاقة المائية وطاقة الكتلة الحيوية ومصادر الطاقة المتجددة الأخرى أصبحت ذات أهمية متزايدة. ومع ذلك، من إجمالي توليد الطاقة في ألمانيا في عام 2017 ، جاء حوالي 6٪ فقط من الأنظمة الكهروضوئية ، كما أن تقنياتنا القائمة على السيلكون تصل بسرعة إلى حدودها.
التكنولوجيا الضوئية القائمة على السيليكون تصل بسرعة إلى حدودها (الصور تأتي من الإنترنت)
استخدام الخلايا الشمسية لتوليد الكهرباء
الخلايا الشمسية التي تحول الطاقة الشمسية إلى جوانب الطاقة الكهربائية غير فعالة. الكفاءة الحالية هم من 20٪ فقط إلى 25٪. ويدعو لإيجاد طرق جديدة لتحسين كبير في أداء الخلايا الشمسية وإنتاج المزيد من الكهرباء. والجواب قد يكون في العمليات الفيزيائية والكيميائية الاكتشاف، والتي سوف تحسن كثيرا من كفاءة الخلايا الشمسية. FAU ومركز ANSER كان العلماء استكشاف وسيلة واعدة، والتي هي جزء من خطتهم في مجال الناشئة (EFI) مشاريع بحثية مشتركة. ودرس الباحثون آلية ما يسمى الانشطار القفص (SF) ، أي فوتون واحد يثير إثارة إلكترونين.
الحصول على فهم أفضل للانشطار القفلي
اكتشف مبدأ الانشطار القميص من قبل نحو خمسين عاما، ولكن قدرتها على تحسين كبير في كفاءة الخلايا الشمسية العضوية لا تعترف بها سوى العلماء في الولايات المتحدة كان قبل عقد واحد فقط. ومنذ ذلك الحين، تم يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم أكثر عمقا فهم العمليات الأساسية وآليات معقدة وراء البروفيسور مايكل فاسيليفسكي من مركز ANSER والباحثين من وحدة التحليل المالي - ديرك أستاذ Guldi، رئيس مجلس إدارة الكيمياء العضوية أستاذ الكيمياء الفيزيائية ريك رئيس Tykwinski (جامعة Eerbota، كندا)، نظرية فيزياء الحالة الصلبة الأستاذ الدكتور مايكل Thoss (ألبرت لودفيغ-UNIVERSITAT فرايبورغ) والكمبيوتر مركز الكيمياء (CCC) البروفيسور تيم كلارك نحاول الآن توضيح بعض الجوانب الهامة من الانشطار القميص (SF).
فهم مفصل لعملية
عندما الفوتونات من أشعة الشمس التي واجهتها وامتصاص الجزيئات، فإن مستوى الطاقة الإلكترون جزيء بنسبة امتصاص الفوتون، والجزيئات العضوية وبالتالي التحولات دولة ذات الطاقة العالية، ثم باستخدام هذه الخلايا الشمسية يمكن تخزينها مؤقتا في الطاقة توليد جزيئات الطاقة الكهربائية. وتنتج أفضل الخلايا الشمسية التقليدية في الالكترونات طاقة الفوتون باعتبارها الناقل. ومع ذلك، إذا كان المركب المحدد لديمر، واثنين من الإلكترونات من الجزيئات المجاورة يمكن تحويلها إلى أعلى الطاقة الحكومية. بشكل عام، يمكن للفوتون إنتاج اثنين من الإلكترونات المثارة، والتي بدورها يمكن استخدامها لتوليد اثنين الإلكترون الحالي. وتعرف هذه العملية باسم الانشطار القميص (SF)، وهو في حالة مثالية يمكن أن تحسن كثيرا من أداء مركز ANSER خلية شمسية. من وحدة التحليل المالي والكيميائيين والفيزيائيين آلية ممكنة في مزيد من التفاصيل، بحيث مع فهم أوسع لعملية SF.
يتم تحويل الانشطار القميص (SF) إلى الحالة المثارة القميص إلى الثلاثي عمليتين. ثلاث نتائج رئيسية
وكخطوة أولى في هذا البحث ، أنتج العلماء ديمرًا جزيئيًا من وحدتي بنتين ، ويعتبر هذا الهيدروكربون خيارًا واعدًا لاستخدام انشطار القفص في الخلايا الشمسية. أنها تعرض السائل للضوء واستخدام مختلف طرق التحليل الطيفي لدراسة العمليات photophysical داخل الجزيء.
وقد أتاح ذلك للباحثين الحصول على ثلاثة رؤى بعيدة المدى حول آلية الانشطار القفلي داخل القفص ؛ أولاً ، أظهروا بنجاح أن الإقران إلى حالات نقل أعلى لشحنة أمر أساسي لكفاءة SF. لقد قاموا مؤخرًا بإنشاء ونشر نموذج الانشطار أحادي الحالة (doi: 10.1038 / ncomms15171) ، أما الثالث والآخر ، فيظهرون أن كفاءة SF ترتبط ارتباطًا وثيقًا بقوة الاقتران لوحدتي البنتين.
تشير النتائج التي توصل إليها الباحثون إلى أهمية التخطيط الدقيق لتصميم مادة SF.وهو معلم مهم في استخدام الأنظمة الكهروضوئية القائمة على SF لتوليد الطاقة ، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من البحوث الأساسية لتحقيق أو مقاربة التطبيقات العملية.
