Sonnenenergie aus Algen? Forscher aus Yale, Princeton, Lincoln und der NASA glauben es

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Milliarden Jahre vor der Erfindung der Sonnenkollektoren nutzten Algen bereits die Sonnenenergie. Da Algen durch ihre Evolution für die Lichtabsorption optimiert wurden, kann der Schlüssel zu effizienteren Sonnenkollektoren durch die Arbeit mit Algen freigesetzt werden.

Darauf hat sich ein Forscherteam der Yale University, der Princeton University, der Lincoln University und der NASA verlassen, und jetzt hat das Team einen Weg gefunden, dies zu erreichen Verwenden Sie Algen, um organische Sonnenkollektoren zu verbessern.

Die Forschung wurde von geführt André Taylor, Außerordentlicher Professor für Chemieingenieurwesen und Umweltingenieurwesen in Yale, der die Universität leitet Transformative Materialien und Geräte Labor.

Juwelen des Meeres

Die verwendete Algenart ist als "Kieselalge" bekannt, eine äußerst produktive Sorte, die als "Juwelen des Meeres" bezeichnet wird.

Diatomeen kommen in allen Arten von Wasserquellen vor und besitzen ein Skelett aus nanostrukturiertem Siliziumdioxid (Glas). Aufgrund ihrer natürlichen Kapazität zur Photosynthese sind zweiatomige Algen ideal für den Einsatz in organischen Solarzellen.

Billigere Alternative

Wenn Sonnenlicht auf eine organische Solarzelle trifft, nehmen Elektronen in den organischen „aktiven“ Schichten Energie auf und beginnen, diese Energie durch den Kern des Solarmoduls zu bewegen.

Die derzeit in Solarzellen verwendeten Aktivschichtmaterialien sind teuer und sehr selten. Diatome, auf der anderen Seite ist billig und kann fast überall gefunden werden. Wenn Sie also herausfinden, wie Sie Diatomeen nutzen, können Sie die Kosten für organische Sonnenkollektoren senken.

Zu diesem Zweck arbeiteten die Forscher mit versteinerten Kieselalgen, die auch als Kieselgur - eine billige, natürlich wiederkehrende Substanz aus toten Algen.

Algen-Nanostrukturen sind der Schlüssel

Ein allgemeines Problem, das bei der Herstellung organischer Solarzellen auftritt, ist, dass die aktiven Schichten aus organischem Material dünn sein müssen, was sowohl ihre Effizienz reduziert als auch ihre Ausführung teuer machen kann.

Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Forscher eine Methode, um die Diatomeen in kleinere Stücke zu zerkleinern, da die Diatomeen ursprünglich zu groß waren, um in die aktive Schicht der Platte eingebracht zu werden. Sie fanden heraus, dass die elektrischen Ausgangsniveaus nach ihrer Schleifmethode konstant blieben, selbst wenn die Materialmenge reduziert wurde.

„Wir haben Arbeiten von Jeremiah Toster et. al in Nanoskala Dort implementierten sie Kieselalgen in farbstoffsensibilisierte Solarzellen und beobachteten eine verbesserte Energieumwandlungseffizienz. “ Lyndsey McMillon-Brown, Doktorandin in Taylors Labor und Co-Hauptautorin der Arbeit. "Dies hat unser Interesse geweckt, da wir gespannt waren, ob Diatomeen auch für eine verbesserte Leistung erfolgreich in organische Solarzellen implementiert werden können."

Struktur & Organisation

"Wir hoffen, dass diese Arbeit mehr Licht auf die Möglichkeit werfen wird, Biomimik oder biologisch inspirierte Designs zur Lösung technischer Probleme zu nutzen", sagte McMillon-Brown. „Die Natur hat viele Lösungen entwickelt, mit denen sich viele unserer technischen Probleme lösen lassen. Wir müssen nur lernen, wie man sie anpasst und anwendet.“

Die Forscher sind daran interessiert, ihre Technologie zu verbessern und einen besser passenden Algenstamm zu finden, den sie für eine höhere Leistung verwenden könnten.

"In Zukunft sind wir daran interessiert, die Integration von Kieselgur in organische Solarzellen zu optimieren", sagte McMillon-Brown. "In Zukunft möchten wir darauf achten, eine Art von Kieselalgen auszuwählen, die gut in ein leistungsfähiges Polymergerät passt."

Weitere Informationen zu dieser Forschung finden Sie in der in Organische Elektronik.

Neben Taylor und McMillon-Brown sind die Autoren der Studie Marina Marianos (Co-Erstautor), YunHui L.Lin, Jinyang Li, Sara M. Haschmi, Andrej Semitschajewski und Barry P. Rand.

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