中國儲能網(wǎng)訊：科學(xué)家發(fā)明了一種排列太陽能電池成分的新方法。圖中綠桿為聚合物給體，紫色和棕色的是富勒烯受體。（圖片來源：UCLA Chemistry）
目前居民屋頂?shù)奶柲馨迕看沃荒軆Υ鎺孜⒚氲奶柲?。一種由加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)家發(fā)明的新技術(shù)能夠?qū)⑻柲軆Υ鎺字堋@是一種能夠改變太陽能電池設(shè)計的重大進(jìn)展。此項研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
新設(shè)計靈感來源于植物的光合作用?！吧锿ㄟ^陽光來產(chǎn)生能量的方式很棒。”文章作者之一，加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)教授Sarah Tolbert解釋道，“植物用非常高的效率來進(jìn)行光合作用轉(zhuǎn)化太陽能?！薄霸诠夂献饔弥?，接收陽光照耀的植物使用組織精細(xì)的納米級別的細(xì)胞器來將電荷分離——將電子從帶正電荷的分子中拉出，并將正負(fù)電荷分離?！盩olbert說，“這種分離過程是高效的光合作用的關(guān)鍵?！币话愕奈蓓斕柲茈姵厥褂霉柽@種比較昂貴的材料來從陽光中獲取能量。
目前有用塑料來制造廉價電池的驅(qū)動力。但是由于被分離的正負(fù)電荷在輸出電能前又重新結(jié)合，因此目前的塑料太陽能電池效率不高。“目前的塑料太陽能電池沒有像植物那樣精細(xì)的結(jié)構(gòu)，因為我們以前沒有制造經(jīng)驗?！盩olbert說，“但是我們設(shè)計的這種新系統(tǒng)能在幾天甚至幾周內(nèi)將正負(fù)電荷分離儲存。一旦把結(jié)構(gòu)搞對了，你就能大大延長能量的儲存時間?！奔又荽髮W(xué)洛杉磯分校制造的新系統(tǒng)中起到主要作用的是一種聚合物給體以及一種納米級別的富勒烯受體。
聚合物給體能夠吸收陽光并將電子傳遞給富勒烯，電能就是在這個過程中產(chǎn)生的。被稱為有機(jī)光伏的塑料材料的結(jié)構(gòu)通常像一盤煮過的意面那樣無序。細(xì)長的聚合物給體就像“意面”，富勒烯就像“肉丸”。這樣的結(jié)構(gòu)使得電流很難流出電池，因為有時電子會彈回聚合物“意面”后消失。新技術(shù)將這些成分有序排列——就像一把生意面和精確穿插其中的肉丸一樣。一些富勒烯“肉丸”在聚合物給體形成的環(huán)抱中，另一些則在外側(cè)。環(huán)抱中的富勒烯將電子從聚合物中分離然后“丟”給外側(cè)的富勒烯。
通過這樣的方式，電子能夠脫離聚合物存在幾周的時間?！爱?dāng)電荷不返回時，系統(tǒng)就能工作得好。”文章的另一作者，加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)教授Benjamin Schwartz解釋道，“這是第一次用合成有機(jī)光伏材料做到這一點?！痹谛孪到y(tǒng)中，只要將材料放在一起它們就能完成自我組裝?！拔覀冋娴暮苜M力設(shè)計出了這種新系統(tǒng)，這樣以后就不用費勁了。”Tolbert說新設(shè)計比現(xiàn)在的一般設(shè)計更環(huán)保，因為材料可以在水中，而不是目前慣用的有毒有機(jī)溶劑中進(jìn)行組裝。“一旦你能夠做出這種材料，你就可以把它們倒到水里，它們會自己組裝成合適的結(jié)構(gòu)，因為它們就是這樣被設(shè)計的。”Schwartz說，“所以無需額外的工作。”研究人員已經(jīng)開始研究如何將這種新技術(shù)應(yīng)用于目前的太陽能電池中。
文章另一位作者，加州大學(xué)洛杉磯分校的化學(xué)教授Yves Rubin評價道：“我們還沒有在真正的太陽能設(shè)備中測試這種材料。但解決方法全在這兒了。如果我們能把它們組裝起來做成一個閉合電路時，我們就真的成功了?！钡湍壳岸?，這些科學(xué)家已經(jīng)證明便宜的光伏材料能夠用某種方式組織起來大大改善儲存太陽能的能力。
