Nopeutta ja tehokkuutta orgaanisille aurinkokennoille

(22.1.2018) Purduen yliopiston tutkijat ovat tunnistaneet mekanismin, joka selventää orgaanisten aurinkokennojen tapaa luoda varausta.

Sähkövirran tuottamisessa orgaanisissa ja nanorakenteisissa heterorajapinnoissa varaussiirron (CT) eksitoneilla on tärkeä rooli mutta miten ne rajapinnoissa siirtyvät on heikosti ymmärretty.

Sähkövirran luomiseksi eksitonit on saatava purettua ja yleensä se vaatii rakenteellisen rajapinnan.

"Huomasimme, että tällainen elektroni-aukko rajapinta ei ole mikään yksittäinen staattinen tila. Elektroni ja aukko voivat olla kaukana toisistaan tai lähellä toisiaan, ja mitä kauempana ne toisistaan ovat, sitä todennäköisemmin ne erottuvat, "toteaa tutkimusta vetänyt kemian professori Libai Huang.

"Kun ne ovat kaukana toisistaan, ne ovat todella hyvin liikkuvia ja ne voivat liikkua melko nopeasti. Mielestämme tällainen nopea liike positiivisen ja negatiivisen varauksen välillä on se, mikä ajaa erottumista näissä rajapinnoissa."

Tietäen, kuinka eksitonit todella erottuvat voisi auttaa tutkijoita suunnittelemaan uusia rajapintoja orgaanisille aurinkokennoille. Se voi myös tarkoittaa, että on materiaaleja, joita ei ole vielä edes käytetty aurinkokennojen rakentamiseen, toteaa Huang.

Michiganin yliopiston tutkijat ovat puolestaan löytäneet keinon saada elektronit kulkemaan paljon pidemmälle kuin aiemmin ajateltiin mahdollisiksi materiaaleissa, joita käytetään orgaanisissa aurinkokennoissa ja puolijohteissa.

Orgaanisilla materiaaleilla on huono sähkön johtavuus mutta nyt tutkijat osoittivat, että ohut kerros fullereenimolekyyleja (Buckyballs) mahdollistaa elektronien kulkea jopa useita senttimetrejä siitä pisteestä, jossa ne isketään fotonilla liikkeelle. Se on dramaattinen lisäys; nykyisissä orgaanisissa kennoissa elektronit voivat kulkea vain muutama sata nanometriä tai vähemmän.

Käytännössä esimerkiksi orgaanisissa aurinkokennoissa laajemmin liikkuvat elektronit voidaan kerätä kauempana niiden alkupisteestä, jolloin keruuelektroditkin voivat olla etäämpänä toisistaan ja siten pimentäen vähemmän keruualaa.

Kirja antureista ja nanotekniikasta

Reaalimaailmaa tunnustellen – Nanoteknologia ja anturit -kirjan teemana ovat nanoteknologian mahdollistamat anturitekniikat, jotka lupailevat tulevaisuudessa yhä tarkempia mittauksia ympäristöstämme ja kehostamme

Tulevaisuudessa saamme ehkä käyttöön jopa Star Trek -elokuvasta tutun Tricorder-mittauslaitteen.

Kirjassa käsitellään myös tuotantoelämän tarpeita sillä yhä vähemmällä tehonkäytöllä toimivat anturit ovat omiaan vahvasti vauhdittuvalle Internet of Things –sovelluksille.

Tutustu kirjan sisällysluetteloon.

Kirjanen (68 sivua) ja sen e-kirja-versio on hankittavissa kustantajan Books on Demand kirjakauppaosiosta ja erilaisista nettikirjakaupoista.


Aiemmat uutiset

Virran suunnan vaihto valolla (19.01.2018)
Kun valo synnyttää sähkövirtaa puolijohdemateriaaleissa valovirran keräämiseksi tarvitaan sähköjännitettä virtauksen ohjaamiseksi yhteen suuntaan.  Minnesotan yliopiston..

Kvanttitekniikkaa viestintään ja anturointiin merivesissä (18.01.2018)
National Standards and Technology -instituutin (NIST) tutkijat ovat osoittaneet, että kvanttifysiikka saattaa mahdollistaa viestinnän ja kartoittamisen paikoissa..

Atomistoreita ja memristoreita (17.01.2018)
Yrittäessään tuoda aivojen kaltaisen (neuromorisen) laskennan lähemmäksi todellisuutta tutkijat työskentelevät muistivastusten eli memristorien parissa. Ne ovat..