Rewolucyjny system pozyskiwania światła inspirowany naturą zwiększa wydajność energii słonecznej

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Juliusza Maksymiliana w Würzburgu opracowali nowy system zbierania światła. System ten jest niezwykle efektywny i potrafi wychwytywać światło z całego widzialnego spektrum, podobnie jak ma to miejsce w przypadku roślin i bakterii.

Tradycyjne systemy zbierania światła mają kilka ograniczeń: nieorganiczne półprzewodniki takie jak krzem pochłaniają światło słabo, co wymaga stosowania grubszych warstw. Z kolei barwniki organiczne, które są bardziej wydajne, wymagają znacznie cieńszych warstw, lecz nie obejmują szerokiego spektrum światła.

Nowy system JMU łączy cechy nieorganicznych półprzewodników i organicznych barwników. Posiada strukturę pasmową charakterystyczną dla nieorganicznych półprzewodników, co pozwala mu na absorpcję światła w całym zakresie widzialnym. Dodatkowo czerpie korzyści z wysokiej zdolności organicznych barwników do pochłaniania światła. W efekcie system ten jest w stanie uchwycić dużą ilość energii świetlnej w cienkiej warstwie.

Kluczowe cechy nowego systemu:

• Wykorzystano cztery rodzaje barwników merozynowych.
• Barwniki są złożone i ściśle ułożone obok siebie.
• Taka konfiguracja umożliwia ultraszybki i efektywny transport energii w antenie.

Prototyp nosi nazwę URPB, co jest skrótem od zakresów fal, które pochłaniają jego cztery barwniki: ultrafiolet (U), czerwony (R), fioletowy (P) i niebieski (B). Nowa konstrukcja umożliwia systemowi wychwytywanie światła w szerokim zakresie, w przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które mają liczne ograniczenia.

Zobacz również:

Dzisiaj · 07:29

Rewolucja AR: okulary przyszłości do różnych zastosowań

Naukowcy sprawdzili swój nowy system zbierający światło, stosując metodę zwaną wydajnością kwantową fluorescencji. Technika ta mierzy ilość energii emitowanej w postaci światła, co pokazuje, ile energii świetlnej zostało zebrane.

Nowy system przekształca 38% światła, które otrzymuje, w fluorescencję w szerokim zakresie kolorów. To znacznie lepszy wynik niż mniej niż 1% do 3%, które mogą osiągnąć pojedyncze barwniki. Poprawa ta pokazuje, że układ i kombinacja cząsteczek barwnika w tym nowym systemie są bardzo skuteczne w zbieraniu światła.

Profesor Frank Würthner wraz ze swoim zespołem z Instytutu Chemii Organicznej/Centrum Chemii Nanosystemów na JMU opracował nowy system zbierania światła. Współpracowali z grupą profesora Tobiasa Brixnera z Instytutu Chemii Fizycznej i Teoretycznej, aby zbadać i przetestować ten system.

Zespół z JMU odkrył sposób na rozwiązanie powszechnych problemów związanych z obecnymi systemami energii słonecznej. Połączyli najlepsze cechy materiałów nieorganicznych i organicznych, tworząc bardziej wydajny system. Nowy system może sprawić, że ogniwa słoneczne będą lżejsze i bardziej efektywne, co może zrewolucjonizować sposób, w jaki korzystamy z energii słonecznej.