Các nhà khoa học đã phát minh ra một phương pháp mới để sắp xếp các thành phần của pin mặt trời. Các thanh màu xanh lục trong hình là các chất cho polyme, còn các thanh màu tím và nâu là các chất nhận fullerene.

Hiện tại, các tấm pin mặt trời trên mái nhà dân cư chỉ có thể lưu trữ năng lượng mặt trời vài micro giây tại một thời điểm. Một công nghệ mới được phát minh bởi các nhà hóa học tại Đại học California, Los Angeles có thể lưu trữ năng lượng mặt trời trong vài tuần - một bước phát triển lớn có thể thay đổi thiết kế của pin mặt trời. Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Khoa học.

Thiết kế mới được lấy cảm hứng từ việc sử dụng quang hợp của thực vật. "Cách các sinh vật sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra năng lượng thật tuyệt vời." Một trong những tác giả của bài báo, Giáo sư Hóa học Sarah Tolbert của UCLA giải thích, "Thực vật sử dụng hiệu quả rất cao cho mục đích quang hợp để chuyển đổi năng lượng mặt trời." "Trong mục đích quang hợp, các cây nhận được ánh sáng mặt trời sử dụng các bào quan có kích thước nano được tổ chức tinh vi để tách các điện tử kéo điện tích khỏi các phân tử tích điện dương và tách các điện tích dương và âm." Tolbert nói, "Quá trình phân tách này là quá trình quang hợp hiệu quả cao. Chìa khóa để sử dụng nó." Pin mặt trời trên mái nhà nói chung sử dụng silicon, một vật liệu tương đối đắt tiền, để thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời.

Hiện nay, nhựa được dùng để làm động lực cho các loại pin giá rẻ. Tuy nhiên, do các điện tích dương và âm riêng biệt được kết hợp lại trước khi phát ra năng lượng điện, nên pin mặt trời bằng nhựa hiện tại không hiệu quả. "Pin năng lượng mặt trời bằng nhựa hiện tại không có cấu trúc tốt của thực vật, bởi vì chúng tôi không có kinh nghiệm sản xuất liên quan trước đây." Tolbert nói, "nhưng chúng tôi đã thiết kế hệ thống mới này để phân tách điện tích dương và điện tích âm trong vòng vài ngày hoặc thậm chí vài tuần. Một khi bạn có cấu trúc phù hợp, bạn có thể kéo dài đáng kể thời gian lưu trữ năng lượng." Hệ thống mới do UCLA chế tạo đóng vai trò quan trọng trong chất cho polymer và chất nhận fullerene cấp độ nano. thân hình.

Chất cho polyme có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển điện tử sang fullerene, và năng lượng điện xuất hiện trong quá trình này. Cấu trúc của vật liệu nhựa được gọi là quang điện hữu cơ thường lộn xộn như một đĩa mì ống nấu chín. Nhà tài trợ polymer kéo dài giống như "mì Ý" và fullerene giống như "thịt viên". Cấu trúc này khiến dòng điện khó thoát ra khỏi pin, vì đôi khi các electron sẽ bật trở lại "mì ống" polyme rồi biến mất. Công nghệ mới sắp xếp các thành phần này một cách có trật tự—giống như một số ít khuôn mặt kinh doanh và thịt viên được xen kẽ chính xác trong đó. Một số "thịt viên" fullerene được bao quanh bởi chất cho polymer, trong khi những viên khác ở bên ngoài. Fullerene xung quanh tách các electron ra khỏi polyme và sau đó "ném" sang fullerene bên ngoài.

Bằng cách này, các điện tử có thể rời khỏi polyme trong vài tuần. "Khi sạc không trở lại, hệ thống hoạt động tốt." Một tác giả khác của bài báo, Benjamin Schwartz, giáo sư hóa học tại Đại học California, Los Angeles, giải thích: "Đây là lần đầu tiên điều này được thực hiện với vật liệu quang điện hữu cơ tổng hợp." Trong hệ thống, miễn là các vật liệu được đặt lại với nhau, chúng có thể hoàn thành việc tự lắp ráp. "Chúng tôi thực sự đã làm việc chăm chỉ để thiết kế hệ thống mới này để chúng tôi không phải làm việc vất vả trong tương lai." Tolbert nói rằng thiết kế mới thân thiện với môi trường hơn so với thiết kế chung hiện tại vì vật liệu có thể được thực hiện trong nước thay vì các dung môi hữu cơ độc hại hiện đang được sử dụng. Cuộc họp. Schwartz nói: “Một khi bạn có thể tạo ra vật liệu này, bạn có thể đổ chúng vào nước, và chúng sẽ tự lắp ráp thành một cấu trúc phù hợp vì chúng được thiết kế theo cách này, vì vậy không cần phải làm gì thêm”. Người ta đã bắt tay vào nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới này vào pin mặt trời hiện nay.

Một tác giả khác của bài báo, Yves Rubin, giáo sư hóa học tại Đại học California, Los Angeles, nhận xét: "Chúng tôi chưa thử nghiệm vật liệu này trong thiết bị năng lượng mặt trời thực sự. Nhưng giải pháp là ở đây. Nếu chúng ta có thể lắp ráp chúng thành một Khi chúng tôi đóng mạch, chúng tôi thực sự thành công." Nhưng hiện tại, các nhà khoa học này đã chỉ ra rằng các vật liệu quang điện giá rẻ có thể được tổ chức theo một cách nào đó để cải thiện đáng kể khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời.