Istraživači objašnjavaju mehanizam iza procesa koji može povećati učinkovitost organskih solarnih ćelija

BUĐENJE!!! PREVEDENO NA HRVATSKI. David Icke FULL HD 2014 (Lipanj 2019).

Anonim

S obzirom na klimatske promjene i potrebe energetske reforme, postalo je posebno važno značajno povećati učinkovitost organskih solarnih ćelija. U procesu poznatoj kao 'singletna fisija', jedan foton istodobno uzbuđuje dva elektrona. Ako se taj učinak može iskoristiti, može biti moguće dramatično povećati snagu koju proizvode solarne ćelije. Fizičari i kemičari u Friedrich-Alexander-Universitätu Erlangen-Nürnberg (FAU) koji su surađivali na međunarodnom zajedničkom projektu sa Sveučilištem Northwestern u SAD-u uspješno su razradili sve odlučujuće međufazne faze u procesu singularne fisije i uspjeli detaljno opisati mehanizam prvi put. Rezultati su objavljeni u vodećem stručnom časopisu Nature Communications.

Molekule koje stimuliraju svjetlost dosežu višu razinu uzbude; to znači da se odgovarajuća energija može koristiti u organskim solarnim ćelijama za stvaranje električne struje. Kada se svjetlo čestice sudaraju i molekula apsorbira, moguće je da je viška energije stvorena u toj jednoj molekuli mogla potaknuti elektron u drugoj molekuli u svojoj neposrednoj blizini. Kao rezultat, obje ove molekule sadržavat će elektron u višem stanju ekscitacije. Taj se proces naziva singularna fisija (SF) i mogla bi, u najboljem slučaju, dovesti do povećanja performansi solarnih ćelija od 50%. Međutim, molekule ne zadržavaju generirajuću energiju zauvijek i molekule će se konačno vratiti u svoju bivšu državu. Princip iza SF-a poznat je već 50 godina, ali njegov točni mehanizam još uvijek nije potpuno razumljiv. Zato su istraživači sa sjedištem u Erlangenu pomno analizirali svaku međufazu između stimulacije molekula i povratka u prvobitno stanje.

Dvije su metode korištene za prepoznavanje pojedinačnih faza

U suradnji s međunarodnim istraživačima, tim FAU-a prof. Dr. Dirk M. Guldi (nositelj Katedre za fizikalnu kemiju I) koristio je dvije različite metode za prepoznavanje pojedinih faza. Budući da se svi procesi koji se pojavljuju unutar molekule nakon njegove ekscitacije odvijaju pri vrlo velikim brzinama, moraju se primijeniti spektroskopske metode kako bi se omogućila vremenski razjašnjenja uvida u pojedine faze nakon stimulacije.

Koristeći spektroskopiju, istraživači su najprije pogledali kako se apsorpcijska svojstva molekula mijenjaju tijekom faze deaktivacije. Određene prijelazne faze poznate kao međuprodukti ostavljaju iza "otisaka prstiju" koji omogućuju jasno identificiranje tih podataka. Neki intermedijeri, međutim, imaju identična apsorpcijska svojstva, zbog čega je potrebno koristiti drugu metodu za analizu - u ovom slučaju spektroskopiju elektronskog spin rezonancije. To je zato što se neki međuprodukti razlikuju s obzirom na okretanje njihovih stimuliranih elektrona. Korištenjem ove dvije metode u tandemu, FAU tim uspješno je uspio identificirati sve međuprodukte i razviti standardizirani model onoga što se događa u SF. Istraživači se nadaju da će rezultati njihovog rada omogućiti bolje ciljan pristup molekularnom dizajnu koji će omogućiti proizvodnju solarne ćelije koja djeluje na principu singletne fisije.

menu
menu