Revolutionair lichtopvangersysteem imiteert natuur voor efficiënte zonne-energie bij Julius-Maximilians-Universität Würzburg

AmsterdamWetenschappers aan de Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg hebben een nieuw lichtopvangsysteem ontwikkeld. Dit systeem is zeer efficiënt en kan licht uit het volledige zichtbare spectrum opvangen, vergelijkbaar met hoe planten en bacteriën dat doen.

Traditionele lichtopvangsystemen hebben een aantal beperkingen:

• Anorganische halfgeleiders zoals silicium absorberen licht zwak, waardoor dikke lagen nodig zijn.
• Organische kleurstoffen die efficiënter zijn, vereisen veel dunnere lagen maar dekken niet een breed spectrum.

JMU's nieuwe systeem combineert eigenschappen van anorganische halfgeleiders en organische kleurstoffen. Het heeft een bandstructuur zoals anorganische halfgeleiders, waardoor het licht kan absorberen over het gehele zichtbare spectrum. Bovendien profiteert het van de hoge lichtabsorptiecapaciteit van organische kleurstoffen. Hierdoor kan dit systeem veel lichtenergie opvangen in een dunne laag.

Belangrijke eigenschappen van het nieuwe systeem:

• Er worden vier verschillende merocyaninekleurstoffen gebruikt.
• De kleurstoffen zijn gevouwen en dicht opeengepakt.
• Deze opstelling zorgt voor ultrasnelle en efficiënte energieoverdracht binnen de antenne.

Het prototype heet URPB, wat staat voor de golflengten die door de vier kleurstoffen worden geabsorbeerd: ultraviolet (U), rood (R), paars (P) en blauw (B). Dit nieuwe ontwerp maakt het mogelijk om licht uit een breed spectrum te vangen, in tegenstelling tot traditionele methoden die verschillende beperkingen hebben.

Lees ook:

Vandaag · 09:26

Samenwerkende minirobots transformeren precisie in de endoscopische chirurgie

Onderzoekers hebben hun nieuwe systeem voor het verzamelen van licht getest met behulp van een methode genaamd fluorescentie quantum opbrengst. Deze techniek meet hoeveel energie het systeem als licht afgeeft, wat laat zien hoeveel lichtenergie het heeft verzameld.

Het nieuwe systeem zet 38% van het ontvangen licht om in fluorescentie in een breed scala aan kleuren. Dit is aanzienlijk beter dan de minder dan 1% tot 3% die afzonderlijke kleurstoffen kunnen behalen. Deze verbetering toont aan dat de manier waarop de kleurstofmoleculen in dit nieuwe systeem zijn gerangschikt en gecombineerd, zeer effectief is in het opvangen van licht.

Professor Frank Würthner en zijn team van het Instituut voor Organische Chemie/Centrum voor Nanosystemenchemie van de JMU hebben een nieuw lichtopvangsysteem ontwikkeld. Samen met de groep van Professor Tobias Brixner van het Instituut voor Fysische en Theoretische Chemie hebben zij het systeem onderzocht en getest.

Het JMU-team heeft een manier gevonden om veelvoorkomende problemen met huidige zonne-energiesystemen op te lossen. Ze combineerden de beste eigenschappen van anorganische en organische materialen om een efficiënter systeem te creëren. Dit nieuwe systeem kan zonnecellen lichter en efficiënter maken, wat onze manier van zonne-energiegebruik ingrijpend zou kunnen veranderen.