美研发新型太阳能电池 一次充电可蓄电数周

洛杉矶加州大学化学专家的一份研究报告显示,太阳能发电和储能的混合系统可以完全消除,发电和储能的双重目标可以通过全新的太阳能电池实现,新的太阳能电池在一次性充电的情况下可以储存几周的电能。

缺乏低成本大容量储能系统是阻碍太阳能发电的一个大问题。目前,标准太阳能电池的储存时间只有几微秒,因此可以预测,未来的太阳能电池板将不得不依靠电力网络发挥作用。这也解释了为什么许多绿色能源技术专家认为太阳能发电和蓄电的混合系统是破坏性技术之母。

在最近的一份科学杂志中,洛杉矶加州大学化学专家的一份研究报告显示,太阳能发电和储能的混合系统可以完全消除,发电和储能的双重目标可以通过全新的太阳能电池实现,这种新型太阳能电池在一次性充电的情况下可以储存几周的电能。

据了解,这种新型太阳能电池不是由传统的硅材料制成的,而是由仿生技术的新塑料材料制成的,它通过模仿植物的光合作用原理工作。加州大学洛杉矶分校化学教授、新太阳能电池项目高级研究员莎拉托尔伯特(Sarah Tolbert)说,“仿生学在太阳能发电方面表现出色,植物光合作用的能效令人惊叹。”

这项全新的技术有两个基本元素,即聚合物供体和纳米级富勒烯(球形碳分子)受体。前者吸收阳光并将电子传递给后者,后者反过来产生电流。

图显示了聚合物供体和富勒烯(球壳碳分子)受体的结构分布。

据悉,这种新的塑料材料被称为有机太阳能电池。它的工作原理就像一个细长的聚合物供体“意大利面条”和一些富勒烯“肉丸”混合在一起。然而,这种结构很难从电池中获得电流,毕竟,有些电子有时会跳进“意大利面条”,然后完全消失。因此,洛杉矶加利福尼亚大学的研究人员采用了一种全新的结构,将一把未煮熟的意大利面条和肉丸精确地放在一起。一些富勒烯(球形碳分子)“肉丸”被放在“意大利面条”里面,而另一些被放在意大利面条外面。该结构中的富勒烯“肉丸”从聚合物供体获得电子,并将这些电子抛向富勒烯“肉丸”外部,从而确保数周的高效储能能力。在这个新系统中,科学家可以通过一个紧密接近的微加工过程实现内部结构的自组装过程。

托尔伯特说:“在光合作用中,暴露在阳光下的植物利用细胞中有序的纳米级结构快速分离电荷。从带正电荷的分子中剥离电子以完全分离正电荷和负电荷是高效光合作用的秘密。”

youtube.com