O echipa de cercetatori de la Departamentul de Chimie al Universitatii din Ohio au creeat un material hibrid prin combinarea unei mase plastice electroconductoare si a unor metale, material ce va fi folosit pentru producerea de panouri solare mult mai eficiente.
Exemplu de panou solar.
Cum functioneaza un panou solar in general
Cand o raza de soare trece printr-o prisma, se descompune intr-un sir de culori (rosu, oranj, galben, verde, albastru, indigo si violet, adica celebrul ROGVAIV). Cercetatorii au creat un material revolutionar care ar permite razelor solare sa fie transformate mult mai usor in curent electric. In mod normal, aceasta se intampla cand fotoni de anumite frecvente din spectrul vizibil de lumina cad asupra materialului si elibereaza electroni (fenomen denumit efectul fotoelectric), care sunt apoi pusi in miscare ca si curent electric inainte ca acestia sa fie recaptati de materie.
Avantajele noul material hibrid
Cercetatorii au reusit doua progrese. Intai, ei au reusit sa produca electroni nu doar de la fotonii incidenti ce au anumite frecvente din spectrul vizibil, ci de la fotoni ce au orice frecventa din spectrul vizibil. Astfel, mai multi fotoni sunt captati si mai multi electroni sunt produsi. Apoi, cercetatorii au reusit ca si mai multi electroni sa fie transformati in curent electric inainte sa fie captati de inapoi de material.
Echipa de ercetatori chimisti din Ohio au reusit sa creeze materiale hibride prin combinarea unei mase plastice conductoare de electricitate cu molibdiu si titan. Malcolm Chisholm, profesor universitar si decan al Departamentului de Chimie Ohio spune ca acest tip de material hibrid se diferentiaza de celelalte prin faptul ca el este in stare sa se foloseasca de intreaga arie a spectrului solar. Toate culorile unui curcubeu pe care le putem vedea noi cu ochiul liber sunt de fapt nivele de energie diferite, sau frecvente ale luminii. Panourile solare actuale pot captura doar o parte mica din acest spectru de culori, lucru ce face ca ele sa fie ineficiente in raport cu noile materiale hibride, ele putand absorbii intreaga energie a razelor solare.
In panourile solare, electronii ies din aparat sub forma curentulul electric, dar stau liberi doar pentru o fractiune de secunda, inainte de a se scufunda inapoi in atomii de la care provin. Noile materiale permit electronilor sa stea liberi mult mai mult. Separarea de sarcina consta in captarea electronilor atunci cand ei sunt liberi. Pentru a creea acest material, s-a folosit un supercomputer pentru a se calcula configuratia moleculara ideala. Dupa aceea, cu ajutorul celor de la Colegiul National din Taiwan, au creat moleculele noului material intr-o solutie lichida si au masurat timpul electronilor de a se intorace in atomii respectivi.
Ce a fost interesant, in cadrul procesului, pe langa fluorescenta aparuta in cadrul multor celule solare, a aparut si fosforescenta. Aceste efecte se datoreaza fenomenului de absorptie a luminii, dar s-a observat ca fosforescenta materialului dura mai mult decat fluorescenta. Se pare ca electronii apareau in doua stari, in singlet, dar si in stare de triplet, stare mai persistenta.
In stare de singlet electronii stau liberi pentru pentru aproximativ 12 picosecunde, nu mult comparat cu celulele solare normale, dar ceea ce este incredibil este ca in stare de triplet, electronii stau liberi de 7 milioane de ori mai mult, de pana la 83 de microsecunde, sau o milionime dintr-o secunda. Cand au pus pe o pelicula subtire acest material, s-a observat ca acesta a durat chiar mai mult, de pana al 200 de microsecunde.
Mai este mult pana va fi accesibil oricarui om, dar acest tip de material hibrid va oferii performante incredibile relativ la performantele din prezent ale celulelelor solare.
Sursa: Stiinta Azi
