211service.com
Afdrukbaar materiaal van zonnecellen bereikt een mijlpaal
Een nieuwe manier om afdrukbare organische zonnecellen te maken, zou uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe soorten goedkope, goedkope en flexibele zonnepanelen.
Het werk wordt geleid door Alan Heeger en Guillermo Bazan , beide professoren in de chemie aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara. Heeger deelde de Nobelprijs voor Scheikunde in 2000 voor de ontwikkeling van het soort geleidende polymeren die al worden gebruikt om plastic zonnecellen en organische lichtgevende diodes te maken.
Polymere zonnecellen zijn inefficiënt in vergelijking met silicium zonnecellen, maar ze zijn veel goedkoper te maken. Van organische materialen - of ze nu gemaakt zijn van polymeren of van zogenaamde kleine moleculen, dit zijn organische verbindingen met een laag molecuulgewicht - kunnen inkten worden gemaakt en over grote oppervlakken worden afgedrukt. Ze zijn ook lichtgewicht en flexibel, wat ze veelbelovend maakt voor toepassingen zoals dakinstallaties of zonnecelpatches voor het opladen van draagbare elektronica.
Met behulp van een nieuw klein molecuul, ontworpen door Bazan, bouwde Heeger een zonnecel die 6,7 procent van de lichtenergie die erop valt omzet in elektriciteit. Bazan verwacht binnen een jaar 9 procent efficiëntie te bereiken. Hoewel de efficiëntie in laboratoriumtests vaak veel groter is dan die in een gefabriceerde cel, zou dit deze materialen op één lijn brengen met de beste polymere zonnecellen op de markt.
Tot nu toe waren de meeste inspanningen om de prestaties en kosten van organische zonnecellen te verbeteren gericht op de ontwikkeling van nieuwe polymeermaterialen.
Bazan gebruikte een combinatie van theorie en trial-and-error om het nieuwe materiaal met kleine moleculen te ontwikkelen. Hij begon met het optimaliseren van zijn elektrische eigenschappen, zodat het molecuul in staat zou zijn om de hoge stroom en spanning te ondersteunen die nodig is om stroom uit een zonnecel te halen. Het is vooral lastig om een materiaal met kleine moleculen te maken dat een goede film maakt; terwijl polymeren lang zijn en verstrikt raken in een stabiele film, hebben kleine moleculen niet de neiging om het soort vlakke films te maken die nodig zijn om een laag in een zonnecel te maken.
Na veel knutselen op de laboratoriumbank, kwam de groep van Bazan met een geschikt klein molecuul en proces om een zeer efficiënte klein-molecuul zonnecel te maken. Het werk wordt beschreven in het journaal Natuurmaterialen . Bazan verwacht de prestaties verder te verbeteren door het ontwerp van de materialen op maat te maken.
Heeger zegt dat hij in het verleden zonnematerialen met kleine moleculen niet serieus had genomen omdat de prestaties erbarmelijk waren. Andere mensen hebben kleine moleculen gebruikt, maar de prestaties waren ver beneden die van polymeren, zegt hij.
Toch kan het voor organische zonnecellen moeilijk zijn om echte concurrenten op de energiemarkt te worden, vooral wanneer siliciumcellen goedkoper worden. De prestaties en levensduur zijn er nog niet, zegt Contact opnemen met Yang , hoogleraar materiaalkunde en techniek aan de Universiteit van Californië, Los Angeles. Yang werkt aan polymere zonnematerialen in zijn bedrijf, Solarmer, en aan zonnecellen met kleine moleculen in zijn academische laboratorium; zijn doel is 15 procent efficiëntie in een in een laboratorium gemaakte cel. Maar Yang zegt dat het werk in Santa Barbara een belangrijke demonstratie is van het potentieel van zonne-energie met kleine moleculen.
Wat betreft hoe deze materialen het op de markt zullen doen, zegt Heeger, is het te vroeg om te weten, maar hij is van mening dat de efficiëntie een respectabel niveau heeft bereikt en dat deze zonnematerialen veelbelovend zijn. Nu moeten we ze serieus nemen, zegt hij.