• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Efektiivsemad orgaanilised päikeseelemendid

27.10.2011 by Stiina Kristal Leave a Comment

Orgaaniliste fotoelementide kasutamine elektritootmises päikeseenergia abil on atraktiivne ja paljulubav alus innovatiivsele ja keskkonnasõbralikule energiatootmisele. Neid saab toota üpriski ökönoomiliselt ning tänu sellele, et need on sama painduvad kui plastikkile, saab neid toota ka väga paindlikena. Probleem seisneb aga selles, et need on turul hetkel vähemefektiivsed kui tavapärased mitteorgaanilised pooljuht-fotoelemendid. Valguse muundamisel elektrienergiaks on kõige olulisemaks protsessiks vabade laengukandjate tekkimine. Fotomuundamise esimeses sammus, pärast valguse neeldumist vabastab fotoelemendi üks komponent, tavaliselt polümeer, elektrone, mille haarab endasse elemendi teine komponent – antud juhul räni nanoosakesed – ning need saab seejärel edasi transportida.

Orgaaniline fotoelement.

,,Laengute eraldumise mehhanism ja ajakulu on olnud juba aastaid vastuoluliste teadusdebattide teemaks,” sõnas LMU füüsikaprofessor Eberhard Riedle. Koostöös uurijatega Müncheni Tehnilisest Ülikoolist ja Bayerni Ülikoolist suutis Eberhardi töörühm selle protsessi üksikasjalikult lahata. Selleks kasutasid teadlased uudset hübriidelemendi tüüpi, mis sisaldab nii orgaanilisi kui ka mitteorgaanilisi materjale ning milles räni käitub kui akseptormaterjal. Selle süsteemi abil saadud informatsiooni põhjal töötasid nad välja strateegia, mille abil saab parandada polümeeri struktuuri. Lisaks leiti, et see parandus suurendab laengute eraldumise efektiivsust orgaanilistes pooljuhtides pea kahe korra. Nende tulemuste abil on võimalik orgaaniliste päikeseelementide tööomadusi optimiseerida, kirjutab Physorg.com.

Selle läbimurde võti seisneb unikaalsel laseritel põhineval eksperimentaalsel ülesehitusel, milles on kombineeritud erakordselt suur ajaline täpsus(kuni 40 femtosekundit) ning väga suur detekteerimisvahemik. Tänu sellele said teadlased jälgida ülikiiret protsessi, mis pärast footonite neeldumist toimus, reaalajas. Erinevalt tavalistest päikeseelementidest, kasutatasid teadlased fullereenide asemel elektronide akseptorina räni – valik, millel on kaks suurt eelist.

,,Esiteks saime me nende uute hübriidelementide abil sondeerida polümeeris toimuvaid fotofüüsikalisi protsesse täpsemini kui kunagi varem ning teiseks sai tänu räni kasutamisele kasutada elektritootmisel ära palju laiema lainepikkuste vahemikuga valgust,” selgitas Riedle.

Selgub, et vabad laengukandjad – niinimetatud polaronid – ei teki mitte kohe pärast fotoergastust vaid umbes 140 femtosekundit hiljem. Polümeerimolekuli esmane fotoergastub viib kõigepealt ergastatud oleku ehk niinimetatud eksitoni moodustumiseni. See aga dissotsieerub kohe, vabastades elektroni, mis kantakse seejärel elektronide akseptorisse. Elektronide kaotamine jätab endast polümeeri alles positiivselt laetud ,,augud” ning kuna erimärgilised lanegud üksteist Coulombi jõuga tõmbavad, siis kipuvad need rekombineeruma.

,,Vabade laengukandjate saamiseks peavad nii auk kui ka elektron olema mõlemad piisavalt liikuvad, et Coulombi jõud ületada,” seletas Daniel Herrmann, uurimuse peaautor. Uurimuses osalenud teadlased suutsid esmakordselt näidata, et seda on palju kergem saavutada korrastatud, ühtlase struktuuriga polümeerides. Teisisõnu suurendab polümeeri kõrge iseorganiseeruvus märgatavalt laengute eraldumise efektiivsust.

,,Polümeer, mida me kasutasime, on üks mõnest, millel teatakse olevat iseorganiseeruvad omadused. Seda käitumist saab nii piirata kui ka sobivate töötlemisparameetrite abil sellele kaasa aidata,” ütles Hermann. P3HT polümeeri kavala optimiseerimise tulemusena suutsid teadlased kahekordistada vabade laengukandjate hulka ning suurendada seega nende eksperimentaalsete päikeseelementide efektiivsust.

Allikas

Loe lähemalt: “Role of Structural Order and Excess Energy on Ultrafast Free Charge Generation in Hybrid Polythiophene/Si Photovoltaics probed in Real Time by Near-Infrared Broadband Transient Absorption“

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Uus meetod õhemate päikesepaneelide valmistamiseks
  2. Uus nanostruktuur pikendab patareide eluiga
  3. Päikesepaneeli kurrutatud pind tõstab efektiivsust
  4. Teadlased valmistasid mittemürgised painutatavad nanolehed
  5. NEC: 0.3 mm paksune painutatav patarei
  6. Meetod võimsamate elektriautode valmistamiseks
  7. Mullid teevad liitium-õhk akude alal rekordeid
  8. Teadlased leiutasid pikalt infrapuna lähedast valgust kiirgava materjali
  9. Efektiivne meetod painduvate läbipaistvate elektroodide valmistamiseks
  10. Uus nanostruktuur, mis neelab laias ulatuses valgust iga nurga alt

Filed Under: Rakenduslik teadus, Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm, Tulevikuenergia

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2021 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in