تولید برق از سلول های خورشیدی، و مطالعه بیشتر از اصطلاح شکافت واحد این فریدریش است - الکساندر - ارلانگن - نورنبرگ دانشگاه (FAU) دانشمندان در حال انجام بخشی از یک پروژه تحقیقاتی مشترک، این پروژه با دانشگاه نورث وسترن در اوانستون دانشگاه آرگون - نورث وسترن خورشیدی مرکز تحقیقات انرژی (ANSER) همکاری واحد انجام شکافت تا حد زیادی می تواند به بهبود بهره وری از سلول های خورشیدی - با تشکر از آخرین تحقیقات این یک قدم نزدیک شدن به امکان پذیر شدن است. این یافته ها در مجله شیمی علمی منتشر شده است.
مصرف جهانی انرژی را به سرعت در حال رشد است، و این روند رو به بالا در سال های آینده ادامه خواهد داد. به منظور پاسخگویی به تقاضای در حالی که حفاظت از محیط زیست، انرژی خورشیدی، بادی، آبی و زیست توده و سایر منابع انرژی تجدید پذیر در حال تبدیل شدن به طور فزاینده مهم است. با این حال، از مجموع تولید برق در آلمان در سال 2017، حدود 6 درصد از سیستم های فتوولتائیک به دست آمد و فن آوری های مبتنی بر سیلیکون موجود ما به سرعت در حال افزایش است.
فناوری فتوولتائیک مبتنی بر سیلیکون به سرعت در حال رسیدن به حدود آن است (تصاویر از اینترنت)
استفاده از سلول های خورشیدی برای تولید برق
سلول های خورشیدی انرژی خورشیدی تبدیل به جنبه های انرژی الکتریکی ناکارآمد است. بهره وری فعلی خود را از تنها 20٪ تا 25٪. آن را برای راه های جدید به طور قابل توجهی بهبود عملکرد سلول های خورشیدی و تولید برق است. پاسخ ممکن است در فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی می شود کشف، که تا حد زیادی بهبود بهره وری از سلول های خورشیدی خواهد شد. FAU و مرکز ANSER دانشمندان اند بررسی یک روش امیدوار کننده است، که بخشی از طرح خود را در زمینه در حال ظهور (EFI) پروژه های تحقیقاتی مشترک. از محققان قرار گرفته مکانیزم تقسیم به اصطلاح تک (SF)، یعنی یک فوتون، دو الکترون را تحریک می کند.
یک درک بهتر از تقسیم یکنواخت داشته باشید
اصل شکافت واحد از حدود پنجاه سال پیش کشف شد، اما بالقوه خود را به طور قابل توجهی بهبود بهره وری از سلول های خورشیدی آلی است تنها توسط دانشمندان در ایالات متحده تنها یک دهه پیش شناخته شده است. از آن زمان، محققان کار کرده اند در سراسر جهان عمیق تر درک درستی از فرآیندهای اساسی و مکانیزم پیچیده در پشت پروفسور مایکل Wasielewski از مرکز ANSER، محققان از است FAU - درک استاد Guldi، رئیس شیمی آلی فیزیکی استاد شیمی ریک رئیس Tykwinski (دانشگاه Eerbota، کانادا)، نظری فیزیک حالت جامد پروفسور دکتر مایکل Thoss (آلبرت-Ludwigs-دانشگاه فرایبورگ) و کامپیوتر مرکز شیمی (CCC) پروفسور تیم کلارک حال حاضر در تلاش برای روشن کردن برخی از جنبه های مهم شکافت واحد (SF).
درک دقیق از روند
هنگامی که فوتون از نور خورشید مواجه می شوند و جذب مولکولی، یک سطح انرژی الکترون مولکول خواهد با جذب یک فوتون افزایش می دهد، بنابراین مولکولهای آلی انتقال انرژی بالا است. سپس، با استفاده از این سلول های خورشیدی می تواند به طور موقت ذخیره شده در یک تولید انرژی مولکول انرژی الکتریکی است. بهترین سلول های خورشیدی معمولی در هر الکترون انرژی فوتون به عنوان یک حامل تولید شده است. با این حال اگر ترکیب انتخاب یک دیمر، دو الکترون از مولکول های مجاور است ممکن است به بالاتر تبدیل انرژی دولت است. به طور کلی، یک فوتون می تواند دو الکترون های مازاد، که به نوبه خود می تواند مورد استفاده برای تولید دو جریان الکترونی تولید کند. این فرآیند به عنوان شکافت واحد (SF)، شناخته شده که در مورد ایده آل می توانید تا حد زیادی بهبود عملکرد خورشیدی سلول. مرکز ANSER از FAU و شیمیدانان و فیزیکدانان مکانیسم بالقوه در جزئیات بیشتر، به طوری که با درک وسیع تری از روند SF.
یکنواخت تقسیم (SF) فرآیند تبدیل حالت حالت هیجانی به دو حالت سه گانه است. سه کشف مهم
به عنوان اولین گام در تحقیق، دانشمندان یک دیمر مولکولی را از دو واحد پنتن ساخته اند. این هیدروکربن گزینه ای امیدوار کننده برای استفاده از تقسیم سلول در سلول های خورشیدی است. آنها مایع را به نور نشان می دهند و از روش های مختلف طیف سنجی برای مطالعه فرآیندهای فتوفیزیک درون مولکول استفاده می کنند.
این امر به محققان اجازه می دهد تا سه دیدگاه وسیع را در مورد مکانیزم تقسیم سلول های تک سلولی به وجود آورند. اولا آنها با موفقیت نشان داد که اتصال به حالت انتقال بار بالاتر برای SF کارائی ضروری است. آنها به تازگی ایجاد شده و منتشر مدل شکافت واحد (DOI: 10.1038 / ncomms15171). این سومین و آخرین، اما نشان بهره وری SF با قدرت اتصال دو زیر واحد pentene رابطه دارد.
یافتههای محققین نشان دادن اهمیت برنامه ریزی دقیق و طراحی شده از مواد SF. این یک نقطه عطف مهم در استفاده از سیستم قدرت فتوولتائیک بر اساس SF-است. با این حال، برای رسیدن به و یا نزدیک به برنامه های عملی، هنوز هم نیاز به تحقیقات پایه بیشتر است.
