Ontdekking: Zonnecellen kunnen eigen energie opslaan
24 juni 2015 – Tweakers meldt dat Amerikaanse wetenschappers een methode hebben ontwikkeld waarmee zonnecellen hun elektrische lading langer kunnen vasthouden.
De methode is volgens de onderzoekers (verbonden aan de UCLA) gebaseerd op de manier waarop planten met fotosynthese energie genereren.
Tweakers: ‘Hun manier werkt in goedkope, plastic zonnecellen en zorgt ervoor dat de positieve en negatieve lading uit elkaar worden getrokken. Zo blijft er spanning bestaan en kan er voor energieopslag worden gezorgd. Normaal gesproken blijven de positieve en negatieve ladingen maar enkele milliseconden van elkaar gescheiden, wat het opslagproces bemoeilijkt.
Door te kijken naar hoe planten aan fotosynthese doen kregen de wetenschappers ideeën over hoe het scheiden van de ladingen kon worden verbeterd. Ze maakten een op de natuur geïnspireerde structuur met een polymeer-donor die zonlicht absorbeert en de elektronen vervolgens doorgeeft aan een acceptor van fullereen, een balvormige structuur van koolstof die ook wel bekend is onder de naam buckyball. Met behulp van de door hen ontworpen technologie kon er een structuur in de twee componenten worden aangebracht die het scheiden van de ladingen verbeterde. Daardoor moet de opgewekte elektrische lading tot wel wekenlang vastgehouden kunnen worden.’
UCLA over het onderzoek
‘“Biology does a very good job of creating energy from sunlight,” said Sarah Tolbert, a UCLA professor of chemistry and one of the senior authors of the research. “Plants do this through photosynthesis with extremely high efficiency.”
“In photosynthesis, plants that are exposed to sunlight use carefully organized nanoscale structures within their cells to rapidly separate charges — pulling electrons away from the positively charged molecule that is left behind, and keeping positive and negative charges separated,” Tolbert said. “That separation is the key to making the process so efficient.”
To capture energy from sunlight, conventional rooftop solar cells use silicon, a fairly expensive material. There is currently a big push to make lower-cost solar cells using plastics, rather than silicon, but today’s plastic solar cells are relatively inefficient, in large part because the separated positive and negative electric charges often recombine before they can become electrical energy.
“Modern plastic solar cells don’t have well-defined structures like plants do because we never knew how to make them before,” Tolbert said. “But this new system pulls charges apart and keeps them separated for days, or even weeks. Once you make the right structure, you can vastly improve the retention of energy.” (…)
The plastic materials, called organic photovoltaics, are typically organized like a plate of cooked pasta — a disorganized mass of long, skinny polymer “spaghetti” with random fullerene “meatballs.” But this arrangement makes it difficult to get current out of the cell because the electrons sometimes hop back to the polymer spaghetti and are lost.’
Bronnen
Tweakers, 21 juni 2015: Wetenschappers vinden manier om zonnecellen energie te laten opslaan
UCLA, 18 juni 2015: UCLA chemists devise technology that could transform solar energy storage
Science, 19 juni 2015: Long-lived photoinduced polaron formation in conjugated polyelectrolyte-fullerene assemblies (registratie)
