Naučnici sa Julius-Maximilians-Universität (JMU) u Nemačkoj razvili su novi sistem za sakupljanje svetlosti koji može da apsorbuje čitav spektar vidljive svetlosti i tako efikasnije koristi sunčevu energuju. Testiranjem u laboratorijskim uslovima utvrđeno je da je njihov sistem uspeo da pretvori 38 procenata upadnog svetla u fluorescenciju, što je daleko bolje od drugih sistema koji se danas koriste.
Ilustracija (Foto: Pixabay)
Komercijalno dostupne solarne ćelije koriste sisteme za sakupljanje svetlosti koji nisu veoma efikasni. Izrađuju se od neorganskih poluprovodničkih materijala poput silicijuma, koji su panhromatski i mogu da apsorbuju ceo spektar vidljive svetlosti, ali imaju nisku apsorpcionu moć.
Iz ovog razloga se stavljaju debeli slojevi silicijuma što doprinosi većoj težini sistema.
Oglas
Inspiracija iz prirode
U prirodnim sistemima - biljkama i bakterijama koje koriste širok spektar svetlosti za fotosintezu, koriste se organske boje koje su mnogo tanje i lakše. Kada se koriste samostalno, organske boje ne mogu da apsorbuju svetlost u širokom spektru.
Istraživači su napravili repliku složenog rasporeda boja iz prirodnih sistema kako bi razvili visokoefikasan novi sistem za sakupljanje svetlosti.
Kako funkcioniše novi sistem
Tim istraživača sa JMU dizajnirao je antenu za sakupljanje svetlosti koristeći četiri različite merocijaninske boje. One su složene jedna na drugu, omogućavajući ultra-brz i efikasan prenos energije. Prototip svog sistema za sakupljanje svetlosti nazvali su URPB po talasnim dužinama koje četiri komponente boja mogu apsorbovati - U za ultraljubičastu, R za crvenu, P za ljubičastu i B za plavu.
Kako bi utvrdili efikasnost sistema izmerili su kvantni prinos fluorescencije - količinu energije koju sistem emituje u obliku fluorescencije. U njihovom specijalnom rasporedu, četiri boje generisale su fluorescenciju od 38 procenata svetlosti koja je na njih upadala.
Kada su boje postavljene pojedinačno, svaka je mogla da pretvori ne više od tri procenta svetlosti u fluorescenciju, što pokazuje značajnu razliku koju pravi prostorni raspored boja.
Profesor hemije na JMU, Frank Würthner, objasnio je da njihov sistem ima strukturu sličnu onoj kod neorganskih poluprovodnika, što znači da apsorbuje svetlost panhromatski u celom vidljivom spektru. Takođe, koristi visoke apsorpcione koeficijente organskih boja, što mu omogućava da apsorbuje mnogo svetlosne energije u relativno tankom sloju, slično prirodnim sistemima za sakupljanje svetlosti.
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Chem.
