自組裝納米材料可以制造出更好的太陽能電池

研究人員設(shè)計了新的自組裝納米材料，這些材料有望用于設(shè)計更高效，更實惠的太陽能電池。盡管太陽能發(fā)電已經(jīng)走過了漫長的道路，但與其他提供電力的方式相比，太陽能收集技術(shù)仍然成本過高且效率低下，研究人員正在努力改變這種方式。

紐約城市大學(xué)(CUNY)研究生中心高級科學(xué)研究中心(ASRC)的一個團隊開發(fā)了新的自組裝納米材料，可以幫助實現(xiàn)這一目標(biāo)。研究人員在紐約時報新聞發(fā)布會上表示，這些材料使用稱為單線裂變的過程來產(chǎn)生和延長光生電子的壽命，為更有效和更實惠的太陽能收獲提供了一條潛在的途徑。

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早期關(guān)于通過改變常用工業(yè)染料中的一些分子而開發(fā)的材料的研究表明，這些材料可以產(chǎn)生更多的可用電荷，并將太陽能電池的理論效率提高到44%，博士安德魯·萊文說。研究生中心的學(xué)生。

他在新聞發(fā)布會上解釋說，由此產(chǎn)??生的材料“有助于提高可收獲電子的產(chǎn)量并延長電子的激發(fā)態(tài)壽命，使我們有更多時間在太陽能電池中收集它們。”

染料研究人員聯(lián)合創(chuàng)造的新材料是兩種常用的工業(yè)染料，稱為二酮吡咯并吡咯(DPP)和萘。這種組合產(chǎn)生了六個自組裝的超結(jié)構(gòu)，科學(xué)家們使用電子顯微鏡和先進的光譜學(xué)進行了檢查。

他們說，在他們的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，每種組合在幾何學(xué)上都存在微妙的差異，影響染料的激發(fā)態(tài)，單線態(tài)裂變的發(fā)生，以及可收獲電子的產(chǎn)量和壽命。

Levine說，這是材料設(shè)計和行為的關(guān)鍵，也是一種自組裝過程，可以使染料分子以特定的方式堆疊。這種堆疊允許已經(jīng)吸收太陽光子的染料耦合并共享能量 - 在能源科學(xué)術(shù)語 - 相鄰染料中被稱為“激發(fā)”。他說，這些染料中的電子然后分離，以便它們可以作為可收獲的太陽能被收集。研究人員描述了最近自己的工作物品的物理化學(xué)雜志。

由于幾個原因，該研究具有重要意義。一個是它為他們提供了一個納米材料庫，可以用來收集太陽能，該項目的首席研究員，獵人學(xué)院和研究中心的ASRC納米科學(xué)計劃和化學(xué)系教授Adam Braunschweig說。他說，研究人員現(xiàn)在可以調(diào)整材料特性，以提高太陽光采集的效率。

研究人員說，這些材料的自組裝能力還可以縮短創(chuàng)造商業(yè)上可行的太陽能電池的時間，并為這些電池提供更實惠，更省時的制造方法。

研究人員表示，該團隊計劃通過開發(fā)一種收獲新納米材料產(chǎn)生的太陽能電荷的方法繼續(xù)開展工作。這目前涉及設(shè)計可以在單線態(tài)裂變過程之后接受來自DPP分子的電子的萘嵌苯分子。研究人員補充說，如果他們的工作成功，這些材料都將啟動單線裂變過程并促進電荷轉(zhuǎn)移到太陽能電池中。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰寫了20年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市作為專業(yè)記者生活和工作。在空閑時間，她喜歡沖浪，旅游，音樂，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個村莊。