Produce más electricidad a partir de células solares y realiza más investigaciones sobre la llamada fisión singlete. Esto está siendo llevado a cabo actualmente por científicos de la Universidad Friedrich-Alexander-Erlangen-Nuremberg (FAU). Parte del proyecto de investigación conjunta, que se llevó a cabo en colaboración con el Centro de Investigación Solar Argonne-Northwest (ANSER) en la Universidad Northwestern, Evanston. La fisión de fisión única puede mejorar considerablemente la eficiencia de las células solares, gracias a las últimas investigaciones Está un paso más cerca de ser posible. Estos hallazgos se publicaron en la revista científica Química.
El consumo global de energía está creciendo rápidamente, y esta tendencia alcista continuará en los próximos años. Para satisfacer la demanda y al mismo tiempo proteger el medio ambiente, la energía renovable como la solar, la eólica, el agua y la bioenergía es cada vez más importante. De la generación de energía total en Alemania en 2017, solo alrededor del 6% provino de sistemas fotovoltaicos, y nuestras tecnologías existentes basadas en silicio están alcanzando rápidamente sus límites.
La tecnología fotovoltaica basada en silicio está llegando rápidamente a sus límites (las imágenes provienen de Internet)
Uso de células solares para generar electricidad.
Las células solares son extremadamente ineficientes para convertir la energía solar en electricidad. Su eficiencia actual es de solo entre el 20% y el 25%. Las personas solicitan nuevas formas de mejorar significativamente el rendimiento de las células solares y generar más electricidad. La respuesta puede estar en el proceso físicoquímico. Se ha encontrado que esto aumentará en gran medida la eficiencia de las células solares. Los científicos de los Centros FAU y ANSER han estado explorando un enfoque prometedor como parte de su proyecto de investigación conjunta en el Programa de Áreas Emergentes (EFI). El llamado mecanismo de fisión singlete (SF), es decir, un fotón excita dos electrones.
Tener una mejor comprensión de la fisión singlete.
fisión singlete principio de hace unos cincuenta años se descubrió, pero su potencial para mejorar significativamente la eficiencia de las células solares orgánicas sólo es reconocido por los científicos en los Estados Unidos fue hace sólo una década. Desde entonces, los investigadores han estado trabajando en todo el mundo más profundamente comprensión de los procesos básicos y complejos mecanismos detrás profesor Michael Wasielewski del Centro ANSER, los investigadores de la FAU de -. Dirk profesor Guldi, Presidente de la química profesor de química física orgánica Rik Presidente Tykwinski (Universidad Eerbota, Canadá), física del estado sólido teórico profesor Dr. Michael Thoss (Albert Ludwig-Universität Freiburg) y el ordenador Centro de Química (CCC) El profesor Tim Clark ahora están tratando de aclarar algunos aspectos importantes de la fisión singlete (SF).
Una comprensión detallada del proceso
Cuando los fotones de la luz solar encontrado y absorción molecular, un nivel de energía de electrones molécula aumentará por absorción de un fotón, las moléculas orgánicas, por tanto, las transiciones de estado de alta energía. Entonces, usando esta célula solar se puede almacenar temporalmente en una generación de energía molécula de energía eléctrica. mejores células solares convencionales son producidos por los electrones de energía de fotones como un portador. Sin embargo, si el compuesto seleccionado es un dímero, dos electrones de las moléculas vecinas se puede convertir en un mayor energía de estado. en general, un fotón puede producir dos electrones excitados, que a su vez pueden ser utilizados para generar dos corriente de electrones. este proceso se conoce como fisión singlete (SF), que en el caso ideal puede mejorar en gran medida el rendimiento del centro de ANSER célula solar. de la UAF y los químicos y físicos mecanismo potencial con más detalle, por lo que con una comprensión más amplia del proceso de SF.
fisión Singlet (SF) se convierte a un estado excitado singlete a un triplete de dos procesos. Tres descubrimientos importantes
Como primer paso en la investigación, los científicos produjeron un dímero molecular a partir de dos unidades de penteno. Este hidrocarburo se considera una opción prometedora para el uso de la fisión singlete en células solares. Exponen el líquido a la luz y utilizan diversos métodos de espectroscopia para estudiar los procesos fotofísicos dentro de la molécula.
Esto permitió a los investigadores tener tres perspectivas de gran alcance sobre el mecanismo de la fisión singlete intramolecular. Primero, demostraron con éxito que el acoplamiento a los estados de transferencia de carga más alta es esencial para una SF eficiente. En segundo lugar, se validó Recientemente crearon y publicaron un modelo de fisión de un solo estado (doi: 10.1038 / ncomms15171). El tercero y último, demuestran que la eficiencia de SF está significativamente relacionada con la fuerza de acoplamiento de las dos subunidades de penteno.
Los hallazgos de los investigadores indican la importancia de planificar cuidadosamente el diseño de material de SF. Este es un hito importante en el uso de sistemas fotovoltaicos basados en SF para la generación de energía. Sin embargo, se necesita más investigación básica para lograr o abordar aplicaciones prácticas.
