Gerar mais eletricidade a partir de células solares, e um estudo mais aprofundado da chamada fissão singlet Este é Friedrich - Alexander - Erlangen - Nuremberg University (FAU) cientistas um curso parte de um projeto de pesquisa conjunta, o projeto é com a Universidade Northwestern, em Evanston campus Argonne - Northwestern solar, Centro de pesquisa de Energia conduzida (ANSER) cooperação singlet fissão pode melhorar significativamente a eficiência das células solares - graças à mais recente pesquisa É um passo mais próximo de se tornar possível, os resultados foram publicados na revista científica Chemistry.
consumo global de energia está crescendo rapidamente, e esta tendência vai continuar nos próximos anos. A fim de atender a demanda ao mesmo tempo proteger o meio ambiente, solar, eólica, hidráulica e biomassa e outras fontes renováveis de energia estão se tornando cada vez mais importante. No entanto, na Alemanha, a capacidade de geração total em 2017, apenas cerca de 6% a partir de sistemas fotovoltaicos, e a tecnologia baseada em silício existente é rapidamente atingir o limite de potencial.
A tecnologia fotovoltaica baseada em silício está atingindo rapidamente seus limites (imagens da Internet)
Usando células solares para gerar eletricidade
As células solares convertem a energia solar em aspectos de energia elétrica ineficientes. Sua eficiência atual de apenas 20% a 25%. Isso exige novas maneiras de melhorar significativamente o desempenho de células solares e produzir mais eletricidade. A resposta pode estar nos processos físicos e químicos descoberta, o que irá melhorar significativamente a eficiência de células solares. cientistas FAU e ANSER Centro têm vindo a explorar um método promissor, que é parte de seu plano no campo emergente (EFI) projetos conjuntos de pesquisa. pesquisadores estudaram O chamado mecanismo de fissão de singleto (SF), isto é, um fóton excita dois elétrons.
Tenha uma melhor compreensão da fissão de singlete
fissão singlet princípio de cerca de 50 anos atrás foi descoberto, mas seu potencial para melhorar significativamente a eficiência das células solares orgânicas só é reconhecido por cientistas nos Estados Unidos foi de apenas uma década atrás. Desde então, os investigadores têm vindo a trabalhar em todo o mundo mais profundamente compreensão dos processos básicos e complexos mecanismos por trás Professor Michael Wasielewski do Centro ANSER, pesquisadores da FAU de -. Dirk Professor Guldi, presidente da química orgânica física professor de química Rik Presidente Tykwinski (Universidade Eerbota, Canadá), teórica física do estado sólido Professor Dr. Michael Thoss (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg) e computador Química Center (CCC) Professor Tim Clark estão agora a tentar esclarecer alguns aspectos importantes da fissão singlet (SF).
Uma compreensão detalhada do processo
Quando os fotões de luz solar e encontrou absorção molecular, um nível de energia de electrões molécula aumentará a absorção de um fotão, as moléculas orgânicas, por conseguinte, faz a transição do estado de alta energia. Em seguida, usando esta célula solar pode ser temporariamente armazenados numa gerar energia molécula de energia eléctrica. melhores células solares convencionais são produzidas por electrões de energia de fotões como um transportador. no entanto, se o composto seleccionado é um dímero, dois electrões de moléculas vizinhas pode ser convertido para um maior energia estado. em geral, um fotão pode produzir dois electrões excitados, que por sua vez podem ser utilizados para gerar dois electrões actual. este processo é conhecido como fissão singuleto (SF), que no caso ideal pode melhorar significativamente o desempenho do centro ANSER célula solar. da FAU e químicos e físicos potencial mecanismo em mais pormenor, de modo que com uma compreensão mais ampla do processo de SF.
Fissão Singlete (SF) é o processo de converter um estado animado singlete em dois estados tripletos. Três importantes descobertas
Como um primeiro passo na pesquisa, os cientistas produziram um dímero molecular a partir de duas unidades de penteno.Este hidrocarboneto é considerado uma opção promissora para o uso de fissão singlete em células solares. Eles expõem o líquido à luz e usam vários métodos de espectroscopia para estudar os processos fotofísicos dentro da molécula.
Isso permitiu que os pesquisadores tivessem três visões de longo alcance sobre o mecanismo de fissão de singlete intramolecular.Em primeiro lugar, eles demonstraram com sucesso que o acoplamento a estados de transferência de carga mais altos é essencial para SF eficiente. Eles criaram e publicaram recentemente um modelo de fissão de estado único (doi: 10.1038 / ncomms15171). O terceiro e último, eles demonstram que a eficiência de SF está significativamente relacionada à força de acoplamento das duas subunidades de penteno.
As descobertas dos pesquisadores indicam a importância de planejar cuidadosamente o projeto de material SF, o que é um marco importante no uso de sistemas fotovoltaicos baseados em SF para geração de energia, no entanto, mais pesquisas básicas são necessárias para alcançar ou abordar aplicações práticas.
