Органические фотосинтетические солнечные элементы над кремниевыми солнечными элементами

По мере того как из будущего продолжает вырисовываться великий призрак изменения климата, поиск жизнеспособных возобновляемых источников энергии становится все более и более важным.

Солнечная энергия долгое время считалась важным компонентом нашей экологически чистой энергии будущего. При небольшом вдохновении природой солнечная энергия может стать даже более многообещающей перспективой, чем первоначально предполагалось.

Фотосинтез — это процесс накопления солнечной энергии, при котором растения принимают солнечный свет, углекислый газ и воду и преобразуют их в энергию (например, сахар) и кислород. Традиционный взгляд на фотосинтез заключается в том, что длинноволновый свет (дальний красный и инфракрасный свет с длинами волн более 700 нанометров) содержит фотоны с низкой энергией. Раньше мы думали, что свет с такими длинными волнами не был достаточно «энергетическим», чтобы производить кислород. Другими словами, мы думали, что фотосинтез может происходить только со светом, который видят люди.

Но открытие нового типа хлорофилла — Chlf — меняет наши представления о фотосинтезе. Эта новая зеленая молекула обладает наибольшей способностью из всех хлорофиллов поглощать свет с красным смещением, то есть свет с длиной волны больше, чем может обнаружить человеческий глаз. Это открытие хлорофилла f подрывает традиционные представления о физических ограничениях фотосинтеза.

Проще говоря, общее химическое уравнение фотосинтеза растений выражается следующим уравнением:

6CO2 + 6H2O + hV —-> C6H12O6 + 6CO2

В этой реакции двойного замещения комплексные соединения синтезируются из более мелких. В этом конкретном уравнении hv представляет количество энергии на фотон, в то время как процесс, известный как перенос электрона, начинается после завершения фотосинтеза. Один из способов увеличить перенос электронов хлорофилла — заменить атом магния (Mg) другим металлом, таким как медь (Cu) или железо (Fe). Хотя введение слишком большого количества тяжелых металлов может повредить чувствительные ткани растений, результат обязательно будет эффективным.

Органические фотосинтетические солнечные элементы (PSC) предназначены для преобразования света в электричество в четыре этапа, аналогично естественному процессу. Во-первых, максимальное поглощение света; что, в свою очередь, создает возбужденное состояние электронов на втором этапе. Затем возбуждение распространяется в области, где происходит разделение зарядов, и в конечном итоге приводит к переносу заряда.

Типичные характеристики фотоэлектрического устройства описываются следующим образом:

I = Io {exp[e/nkT(U-IRs)-1]+[(U-IRs)/Rsh]-Iph

Это уравнение можно объяснить следующим образом: Io — темновой ток, e — заряд электрона, n — коэффициент идеальности диода, U — приложенное напряжение, Rsh — последовательное сопротивление, Iph — фотоэлектрический ток. ПСХ можно синтезировать слоями в следующем порядке — хлорофилл, катализатор, аргоза и графен.

Прототип ОДИН квадратный дюйм состоит из светочувствительной молекулы, включающей фотосинтетический хлорофилл, заключенной в гель на водной основе, зажатый между медными и пластиковыми электродами. В отличие от традиционных материалов, многие из которых содержат токсичные элементы, такие как кадмий, материалы на биологической основе могут быть безопасно выброшены в окружающую среду после использования. Гибкость ячейки может быть идеальным выбором для покрытия неровных поверхностей, большие детали можно даже свернуть или сложить для облегчения транспортировки.

Было подсчитано, что эффективность одного солнечного элемента, полученного этим методом, составляет менее 1% от эффективности кремниевых элементов. Хотя данные датчика были недоступны, ток можно было определить с помощью омметра. Хотя это число невелико, оно подтверждает гипотезу о том, что живой хлорофилл может быть извлечен и использован для преобразования световой энергии в электричество.

Однако реконфигурация ячейки, улучшенные методы наслоения, экстракция хлорофилла из нескольких источников и различные методы экстракции могут быть использованы для повышения эффективности фотосинтетического солнечного элемента с использованием хлорофилла. Таким образом, как и в прошлом, солнечные панели и элементы заменили многие технологии, которые обеспечивают электричество в последнее десятилетие, так что теперь, через несколько лет, поиск лучших изменений образа жизни в органических элементах, несомненно, усилится.

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Рекомендуем

Аргумент в пользу субсидий на солнечную энергиюАргумент в пользу субсидий на солнечную энергию

Почему вам следует подумать о субсидировании солнечной энергии? Почему мы должны рассмотреть вопрос о субсидировании энергии из ископаемого топлива? А как насчет ядерных субсидий? Если вы думаете, что ядерных субсидий

Солнечная энергия в Нигерии — время приступать к работеСолнечная энергия в Нигерии — время приступать к работе

Многие нигерийцы считают, что единственный способ решить многовековой энергетический кризис в стране — это производить электроэнергию самостоятельно, поскольку с тех пор они потеряли веру в способность правительства решительно решить эту

Срок службы фотоэлектрических панелейСрок службы фотоэлектрических панелей

Вам пришла в голову идея производить электричество с помощью солнечной энергии, и что теперь? Конечно, любой домовладелец или бизнес, заинтересованный в солнечных фотоэлектрических батареях, хочет знать, как долго эти панели