Редактор GeekTimes
1047,7
рейтинг
20 июня 2015 в 20:18

Калифорнийские химики придумали, как сделать высокоэффективные полимерные солнечные панели

image
Пример полимерных панелей

Химики из Калифорнийского университета предложили схему организации полимерных солнечных батарей, которая повышает их эффективность. Система позволяет сохранять накопленный заряд не микросекунды, как у обычных полимерных батарей, а в течение нескольких дней. Вдохновлялись учёные, конечно же, примером природы.

Фотосинтез – удивительный, сложный и высокоэффективный (в случае использования хлорофилл) процесс, благодаря которому на планете существует всё живое. Растения в ходе эволюции научились многоступенчатой технологии получения электрической энергии из фотонов. При этом строение растений таково, что электрон отделяется от получившей положительный заряд молекулы и остаётся разделённым с ней. В результате заряд сохраняется.

Инженеры пытаются заменить высокоэффективные и дорогие кремниевые панели дешёвыми полимерными, но у тех есть один изъян – их строение часто приводит к тому, что только что полученный электрон вновь воссоединяется с донором, что уменьшает коэффициент фотоэлектрического преобразования панелей. Типичный коэффициент у полимерных панелей составляет порядка 5%, в то время как у кремниевых он достигает 25%, а у многослойных структур из различных материалов даже превышает 30%.

Раньше инженеры не знали, как придать полимерным панелям более эффективную структуру. Стандартные полимерные панели напоминают хорошо перемешанное месиво из длинных спагетти–полимерных молекул, и фрикаделек–фуллеренов. Полимеры выступают в роли доноров, передавая электроны акцепторам-фуллеренам, но те часто «перескакивают» обратно, не задерживаясь на акцепторах.


Макаронный монстр понимает, о чём идёт речь

Теперь же калифорнийские химики предложили нужный способ навести в структуре порядок. В изготовленных по их способу панелях аккуратные комочки полимерного спагетти содержат внутри себя несколько фрикаделек-фуллеренов, в то время как другие фуллерены окружают эти комочки снаружи. Электрон сначала попадает к внутренним фуллеренам, от которых переходит к наружным, где он может находиться связанным несколько дней и даже недель. А это сильно повышает эффективность панелей.

При этом для сборки таких панелей не требуются токсичные растворы – они могут собираться в обычной воде. А процесс сборки сильно упрощён – достаточно, по утверждению химиков, просто «бросить все подготовленные материалы в воду, и они соберутся в нужную структуру сами». Теперь химики работают над процессом изготовления реальных солнечных панелей на основе этой технологии.
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
133,2
рейтинг 1047,7
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (4)

  • +4
    Желающие могут поучаствовать в разработке подобных панелей лично — предоставив вычислительные мощности своих компьютеров для скрининга (перебора) и тестирования (путем виртуального моделирования) различных огранических соединений и структур пригодных для использования в органических солнечных батареях.

    Проект называется The Clean Energy Project (один из проектов в рамках инициативы IBM World CommunityGrid )

    Зарегистрироваться в программе и скачать необходимое ПО можно тут

    После регистрации обязательно зайти в настройки (профиль по умолчанию или выбрать свой если создавали раньше) и поставить галочку напротив пункта The Clean Energy Project — Phase 2 (по умолчанию отключено)
    Попутно можно снять галочки с других проектов, если хочется считать только один (2 других по умолчанию активных сейчас это поиск онкомаркеров потенциально пригодных для ранней диагностики рака и структурирование открытой базы данных геномов различных организмов)

    Так же можно в конце страницы задать параметр Number of workunits per host for The Clean Energy Project — Phase 2? (по умолчанию = 1) задающий максимальное количество потоков моделирования запускаемых на одном компьютере.

    Все это (выключено по умолчанию, только 1 поток по умолчанию) из-за довольно большого использования памяти расчетными модулями: от 50 до 400 Мб ОЗУ на каждый работающий поток.
    Так что оставлено на усмотрение пользователя(волонтера) — исходя из свободной памяти можно выбрать кол-во потоков которое не будет мешать основным задачам решаемым на ПК.

    Первые успехи у проекта уже есть — найдено множество органических соединений, способных обеспечить КПД органических солнечных панелей на уровне около 10% (против типовых 5% для этой технологии).
    Поиск более эффективных продолжается. Так же идет более подробный анализ этой «10% группы» для подтверждения свойств и определения какие их них больше подходят для практического использования.
    • 0
      Я честно попробовал. Но не осилил завести BOINC (запускается, порт слушает, но менеджер подключиться не может). Очень сырой этот софт, видать.
      • 0
        Не знаю, лично ставил на десятки машин — никаких проблем не было (правда все виндовые, но от win 2000 до win 8 и само железо от древнего хлама до современнейших машин, из *NIX подобного пробовал только на планшете и смартфоне под адроид).
        С десяток человек уже тоже запустили счет за сутки успешно по моей ссылке.
        Софт давно не сырой — он уже около 10 лет активно используется и последние годы стал уже де-факто стандартом для распределенных открытых вычислений — за исключением F@H все проекты на него перешли.
        Конечно проблемы всегда возможны, но возникают они весьма редко.

        А куда конкретно подключиться не может?
        Проект-то добавляли? World Community Grid вроде при скачивании с их сайта себя автоматически добавляет, но я не уверен, т.к. я «ванильным» BOINC пользуюсь в который сам проекты по мере надобности подключаю вручную.

        Ну и естественно ему нужно разрешить подключения в файволе — к серверам проектов, которые добавили и по локалхосту локальные подключения, т.к. там менеджер и пользовательский GUI сделаны в виде 2х отдельных независимых модулей, которые между собой по TCP/IP общаются. Если файвол эти локальные подключения блокирует, то вообще ничего работать не будет.

        Если проблемы с «кастом» версией от WCG можно попробовать «чистый» BOINC boinc.berkeley.edu/download_all.php
        А в него уже подключить World Community Grid через меню.

        Ну это естественно если есть желание поучаствовать. Колхоз дело сугубо добровольное :).
  • 0
    >>«бросить все подготовленные материалы в воду, и они соберутся в нужную структуру сами»
    Прямо как описание у ученых зарождения жизни на земле.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.