Экситоны солнечной батареи

03.03.2008

Голландская аспирантка сумела улучшить свойства полимерной солнечной батареи.

Один из видов полимерных солнечных батарей представляет собой слой красителя, который нанесен на слой полупроводника. Обычно в его роли выступает основа белой краски - диоксид титана. Оба вещества недороги, и считается, что такие батареи могут сдвинуть с мертвой точки солнечную энергетику. А она топчется на месте, поскольку производство кремниевых батарей весьма дорого, да и самого по себе кремния, сырья для них, не то чтобы имеется в избытке.

Работает батарея из красителя и полупроводника так. На первый слой падает фотон солнечного света, поглощается и возбуждает так называемый экситон - квазичастицу, представляющую собой возбуждение электронной системы. Этот экситон перемещается в полупроводник и вызывает в нем образование свободных зарядов, то есть формирует элементарный электрический ток. Беда в том, что путь, проходимый экситоном, чрезвычайно мал и большинство их теряется, не достигнув полупроводника.

"Мне удалось подобрать такой краситель, что путь экситона вырос в двадцать раз, до 20 нм. Примерно столько же должен пройти экситон в листе растения, прежде чем он превратится в химическую энергию. В случае солнечной батареи надо увеличить этот путь еще в три раза, и тогда ее эффективность перестанет исчисляться процентами", - рассказывает аспирантка Делфтского технологического университета Аннемари Хейзер.

Напомним, что сейчас коэффициент преобразования света в электричество для полимерных батарей составляет 4%, а рекорд для кремниевых - 40%.

<< Назад: Прирученный дисплей 06.03.2008

>> Вперед: Электрический фасад 02.03.2008

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Пластик для многократной переработки 29.04.2018 Американские химики синтезировали полимерный материал, по своим механическим свойствам и термической устойчивости не уступающий современным пластмассам. Его преимущество в том, что этот материал можно контролируемо перерабатывать, разбирая обратно на отдельные мономеры. Полученные при этом мономеры годятся для новой полимеризации, за счет чего такой материал можно использовать многократно. Одно из основных достоинств современных пластмасс - их долговечность и устойчивость по отношению к внешним механическим нагрузкам и небольшим изменениям температуры. Однако тот факт, что у пластика со временем практически не меняются химические и механические свойства, имеет очевидные отрицательные последствия. Именно из-за устойчивости пластик практически невозможно переработать, в результате чего он постепенно загрязняет планету, накапливается в океане и вмешивается в жизнь морских экосистем. Поэтому важной задачей современной химии является поиск таких полимерных материалов, которые с одной стороны обладают нужными физическими свойствами, а с другой - могут быть легко переработаны, после чего их можно будет использовать повторно. Американские химики из Университета штата Колорадо под руководством Юджина Чена (Eugene Y.-X. Chen) синтезировали новый тип полимерного материала, который обладает физическими свойствами - плотностью, упругостью и термической устойчивостью - на уровне современных пластмасс и при этом может быть многократно использован за счет цикла реакций полимеризации и обратной деполимеризации. Мономером этого соединения стала молекула на основе гамма-бутиролактона, в которой два из атомов углерода дополнительно связаны в циклическую структуру в транс-конформации. Получить такой мономер можно довольно легко и в больших количествах с помощью двухстадийного синтеза из доступных в продаже реактивов. Последующая полимеризация мономера происходит тоже довольно легко: при комнатной температуре с использованием совсем небольшого количества катализатора (не более одного мольного процента) и всего за несколько минут. При этом можно использовать два различных типа катализатора. В зависимости от выбора одного из них будет образовываться один из двух типов полимеров: с линейной или циклической структурой. Средняя молекулярная масса линейных полимеров составила от 0,5 до 1 мегадальтона, а циклических полимеров - около 80 килодальтон. По всем своим характеристикам - молекулярной массе, термической устойчивости и механическим свойствам оба типа полимера оказались очень близки к используемым сейчас видам пластика (при этом каждый из полимеров может существовать в двух хиральных конформациях, однако наилучшими свойствами обладала рацемическая смесь двух энантиомеров). Так, температура плавления рацематов как циклического, так и линейного полимера составила около 190 градусов Цельсия, температура стеклования - около 50 градусов Цельсия, а модуль упругости - около 2,7 гигапаскаля, что сравнимо с показателями современных пластиковых материалов, например, биоразлагаемого полилактида. Основным достоинством синтезированного полимера ученые называют возможность его многократной переработки с помощью деполимеризации, которую можно проводить либо с помощью термолиза при температурах выше 300 градусов Цельсия, либо при более умеренных температурах (около 120 градусов Цельсия) в присутствии хлорида цинка ZnCl2. Выход реакций разложения составил около 97 процентов. Образованные при деполимеризации мономеры по своим свойствам не отличаются от начального состояния, и их можно снова использовать для получения нужного полимерного материала.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026