中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：科學(xué)家發(fā)明了一種排列太陽(yáng)能電池成分的新方法。圖中綠桿為聚合物給體，紫色和棕色的是富勒烯受體。（圖片來(lái)源：UCLA Chemistry）
目前居民屋頂?shù)奶?yáng)能板每次只能儲(chǔ)存幾微秒的太陽(yáng)能。一種由加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)家發(fā)明的新技術(shù)能夠?qū)⑻?yáng)能儲(chǔ)存幾周——這是一種能夠改變太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)的重大進(jìn)展。此項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
新設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于植物的光合作用。“生物通過(guò)陽(yáng)光來(lái)產(chǎn)生能量的方式很棒?！蔽恼伦髡咧?，加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)教授Sarah Tolbert解釋道，“植物用非常高的效率來(lái)進(jìn)行光合作用轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能?！薄霸诠夂献饔弥?，接收陽(yáng)光照耀的植物使用組織精細(xì)的納米級(jí)別的細(xì)胞器來(lái)將電荷分離——將電子從帶正電荷的分子中拉出，并將正負(fù)電荷分離?！盩olbert說(shuō)，“這種分離過(guò)程是高效的光合作用的關(guān)鍵?！币话愕奈蓓斕?yáng)能電池使用硅這種比較昂貴的材料來(lái)從陽(yáng)光中獲取能量。
目前有用塑料來(lái)制造廉價(jià)電池的驅(qū)動(dòng)力。但是由于被分離的正負(fù)電荷在輸出電能前又重新結(jié)合，因此目前的塑料太陽(yáng)能電池效率不高。“目前的塑料太陽(yáng)能電池沒(méi)有像植物那樣精細(xì)的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槲覀円郧皼](méi)有制造經(jīng)驗(yàn)?！盩olbert說(shuō)，“但是我們?cè)O(shè)計(jì)的這種新系統(tǒng)能在幾天甚至幾周內(nèi)將正負(fù)電荷分離儲(chǔ)存。一旦把結(jié)構(gòu)搞對(duì)了，你就能大大延長(zhǎng)能量的儲(chǔ)存時(shí)間?！奔又荽髮W(xué)洛杉磯分校制造的新系統(tǒng)中起到主要作用的是一種聚合物給體以及一種納米級(jí)別的富勒烯受體。
聚合物給體能夠吸收陽(yáng)光并將電子傳遞給富勒烯，電能就是在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的。被稱(chēng)為有機(jī)光伏的塑料材料的結(jié)構(gòu)通常像一盤(pán)煮過(guò)的意面那樣無(wú)序。細(xì)長(zhǎng)的聚合物給體就像“意面”，富勒烯就像“肉丸”。這樣的結(jié)構(gòu)使得電流很難流出電池，因?yàn)橛袝r(shí)電子會(huì)彈回聚合物“意面”后消失。新技術(shù)將這些成分有序排列——就像一把生意面和精確穿插其中的肉丸一樣。一些富勒烯“肉丸”在聚合物給體形成的環(huán)抱中，另一些則在外側(cè)。環(huán)抱中的富勒烯將電子從聚合物中分離然后“丟”給外側(cè)的富勒烯。
通過(guò)這樣的方式，電子能夠脫離聚合物存在幾周的時(shí)間。“當(dāng)電荷不返回時(shí)，系統(tǒng)就能工作得好?！蔽恼碌牧硪蛔髡?，加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)教授Benjamin Schwartz解釋道，“這是第一次用合成有機(jī)光伏材料做到這一點(diǎn)?！痹谛孪到y(tǒng)中，只要將材料放在一起它們就能完成自我組裝?！拔覀冋娴暮苜M(fèi)力設(shè)計(jì)出了這種新系統(tǒng)，這樣以后就不用費(fèi)勁了?！盩olbert說(shuō)新設(shè)計(jì)比現(xiàn)在的一般設(shè)計(jì)更環(huán)保，因?yàn)椴牧峡梢栽谒校皇悄壳皯T用的有毒有機(jī)溶劑中進(jìn)行組裝?！耙坏┠隳軌蜃龀鲞@種材料，你就可以把它們倒到水里，它們會(huì)自己組裝成合適的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈兙褪沁@樣被設(shè)計(jì)的?！盨chwartz說(shuō)，“所以無(wú)需額外的工作。”研究人員已經(jīng)開(kāi)始研究如何將這種新技術(shù)應(yīng)用于目前的太陽(yáng)能電池中。
文章另一位作者，加州大學(xué)洛杉磯分校的化學(xué)教授Yves Rubin評(píng)價(jià)道：“我們還沒(méi)有在真正的太陽(yáng)能設(shè)備中測(cè)試這種材料。但解決方法全在這兒了。如果我們能把它們組裝起來(lái)做成一個(gè)閉合電路時(shí)，我們就真的成功了?！钡湍壳岸?，這些科學(xué)家已經(jīng)證明便宜的光伏材料能夠用某種方式組織起來(lái)大大改善儲(chǔ)存太陽(yáng)能的能力。
