폴리머로 만든 태양 전지는 값 싸고 가벼운 잠재력을 가지고 있지만 과학자들은 전기를 효율적으로 생산하기 위해 애 쓰고 있습니다.
고분자는 플라스틱 및 기타 친숙한 재료를 형성하는 큰 분자의 한 유형입니다.
시카고 대학의 화학과 교수 인 루핑 유 (Luping Yu)는 "이 분야는 아직 미성숙 상태이며 초기 단계에있다.
이제 Yu가 이끄는 연구원 팀은 전하를 세포를 통해 더 쉽게 이동시켜 전기 생산을 늘릴 수있는 새로운 폴리머를 확인했습니다.
"폴리머 태양 전지는 태양 에너지를 수확하기 위해 저비용, 경량, 유연한 전자 장치를 제공 할 수있는 큰 가능성을 가지고있다"고 화학 분야의 대학원생이자 저널의 한 저서 필자 Luyao Lu는 말한다. 자연 Photonics 그 결과를 설명합니다.
이러한 태양 전지의 활성 영역은 전자를주고 받아 빛에 노출되면 전류를 생성하는 고분자 혼합물로 구성됩니다. PID2이라 불리는 Yu의 그룹이 개발 한 새로운 폴리머는 표준 폴리머 - 플러렌 혼합물에 첨가했을 때 15 퍼센트로 발전 효율을 향상시킵니다.
"작은 탄소 분자 인 플러렌 (Fullerene)은 고분자 태양 전지에 사용되는 표준 물질 중 하나입니다. "기본적으로 폴리머 태양 전지에서 우리는 전하 분리가 가능하도록 전자 수용체로서 전자 공여체 (electron donor)와 풀러린 (fullerene)을 갖는다.
그들의 연구에서, 연구원들은 하나의 풀러렌과 2 개의 폴리머를 가진 태양 전지를 만들면서 다른 폴리머를 장치에 추가했다.
8.2 퍼센트 효율
이 그룹은 최적의 양의 PID8.2이 추가되었을 때 2 퍼센트의 효율성을 달성했는데, 풀러렌을 포함한 두 가지 유형의 폴리머로 구성된 태양 전지의 경우 가장 높았으며 그 결과 더 많은 작업이 더 높은 효율이 가능하다는 것을 의미합니다.
아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)의 연구원을 포함하는이 그룹은 현재 폴리머 태양 전지가 상업적 용도로 사용될 수있는 벤치 마크 인 10 %를 향한 효율 향상을 위해 노력하고있다.
그 결과는 기술 능력의 향상뿐만 아니라 PID2가 새로운 방법으로 효율을 향상 시켰기 때문에 주목할만한 결과였습니다. 제 3의 중합체로 효율을 개선하기위한 표준 메카니즘은 장치 내의 광의 흡수를 증가시키는 것이다.
원리
그러나 그 효과 외에도, 팀은 PID2이 첨가 될 때 전하가 고분자와 전지 사이에서보다 쉽게 전달된다는 것을 발견했습니다.
전류가 태양 전지에 의해 생성되기 위해서는, 전자가 장치 내에서 폴리머에서 풀러렌으로 전달되어야한다. 그러나 표준 고분자 - 풀러렌에 대한 전자 에너지 준위의 차이는 충분히 커서 전자 전달이 어렵다. PID2는 다른 두 에너지 사이의 에너지 수준을 가지고 있으며 프로세스의 매개체 역할을합니다.
"그것은 한 발 단계"라고 Yu는 말합니다. "너무 높으면 올라갈 수 없지만, 한 걸음 더 내딛으면 쉽게 걸어 갈 수 있습니다."
PID2의 첨가는 폴리머 블렌드가 섬유를 형성하게하여 재료 전체의 전자 이동성을 향상시킵니다. 섬유는 전자가 태양 전지의 측면에있는 전극으로 이동할 수있게하는 통로 역할을합니다.
"길 건너편에있는 누군가가이 길 끝에서 다른 길로 갈 길을 찾을 수 있습니다."유씨는 설명합니다.
Argonne National Laboratory 및 분자 공학 연구소의 Materials Science Division Wei Chen은 Argonne의 Advanced Photon Source와 Lawrence Berkeley의 Advanced Light Source를 사용하여 X 선 산란 연구를 수행했습니다.
"그것 없이는 구조에 대한 통찰력을 얻는 것이 어렵습니다."Yu는 말합니다. "그건 우리에게 엄청난 이득이된다."
"이 지식은 국가의 미래 에너지 수요를 충족시키기 위해 고효율 유기 태양 전지 장치를 개발하는 기초가 될 것"이라고 Chen은 덧붙였다.
저자에 관하여
Emily Conover는 물리학과 천문학 분야의 전문 지식을 갖춘 과학 작가입니다. 그녀는 University of Chicago News Office와 자신의 개인 과학 블로그 인 Weak Interactions에 기고하며 프리랜서 과학이나 기술 작문에 사용할 수 있습니다.
공개 성명서 : 국립 과학 재단 (National Science Foundation), 공군 과학 연구 국 (FIS) 및 미국 에너지 성 (US Department of Energy)이 연구 자금을 지원했다.
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Green Wizardry : 보존, 태양 광 발전, 유기농 정원 가꾸기 및 적절한 기술 툴킷의 기타 실습 기술-John Michael 저 Greer
예전에는 마법사가 프리랜서 지식인이었는데이 주된 무역 분야는 농업, 항법, 정치 및 군사 과학, 언어, 상거래, 수학, 의학 및 자연 과학 분야의 철저한 교육으로 좋은 조언을 제공했습니다. 이 책은 과부하가 걸린 산업 시스템에 대한 의존도를 낮추고 심각한 에너지 부족과 경제적 어려움이있는 세상에서 삶을 충격적이고 덜 살기 좋은 것으로 만드는 것에 관심이있는 모든 사람들에게 꼭 읽어야합니다. 생태학의 기본 개념에서부터 실용적인 기법에 이르기까지 Green Wizardry는 오늘날의 마법사 위젯 (Wizard-in-Training)의 포괄적 인 매뉴얼입니다.
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