Wissenschaftler der Universit\u00e4t Cambridge im Vereinigten K\u00f6nigreich haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht: Sie fanden photovoltaische Eigenschaften in einem strahlenden organischen Halbleitermolek\u00fcl namens Poly(3-Triphenylmethyl-Thiophen) (P3TTM). Diese Entdeckung k\u00f6nnte die Zukunft der Solarzellen-Technologie entscheidend ver\u00e4ndern.<\/p>\n
Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen organischen Halbleitern, die gepaarte Elektronen enthalten, besitzen organische Radikal-Halbleiter mindestens ein ungepaartes Elektron pro Molek\u00fcl, was ihnen ein \u201eoffenes Schalen\u201c-Charakter verleiht. Der Hauptautor der Studie, Biwen Li, erkl\u00e4rte: \u201eIn den meisten organischen Materialien sind die Elektronen gepaart und interagieren nicht mit ihren Nachbarn. In unserem System jedoch f\u00f6rdern die Wechselwirkungen zwischen den ungepaarten Elektronen benachbarter Molek\u00fcle eine alternierende Ausrichtung, was ein Kennzeichen des Mott-Hubbard-Verhaltens ist.\u201c<\/p>\n
Das Mott-Hubbard-Verhalten tritt in Materialien auf, in denen die Elektron-Elektron-Wechselwirkungen besonders stark sind. Bei P3TTM kann jedes Molek\u00fcl als ein Haus betrachtet werden, das ein einzelnes Elektron enth\u00e4lt. Wenn Licht ein Elektron anregt, kann es zu einem benachbarten Molek\u00fcl springen. \u201eNach der Lichtabsorption bewegt sich eines dieser Elektronen zu seinem n\u00e4chsten Nachbarn und erzeugt positive und negative Ladungen, die als Photostrom geerntet werden k\u00f6nnen\u201c, so das Forschungsteam.<\/p>\n
Um diese Theorie zu testen, konstruierten die Forscher eine experimentelle Solarzelle, die eine P3TTM-Folie verwendet. Die Vorrichtung umfasst eine PEDOT:PSS-Schicht auf Indium-Zinn-Oxid (ITO), eine Buckminsterfulleren (C60)-Schicht, einen Phenyl-C61-Butters\u00e4ure-Methylester (PCBM)-Spacer und einen Aluminium (Al)-Kontakt. Unter standardisierten Beleuchtungsbedingungen erreichte die Solarzelle eine nahezu vollst\u00e4ndige Ladungsaufnahmeeffizienz.<\/p>\n
\u201eDas bedeutet, dass nahezu jedes Photon Licht in eine nutzbare elektrische Ladung umgewandelt wurde\u201c, berichteten die Forscher. \u201eBei herk\u00f6mmlichen molekularen Halbleiter-Solarzellen erfolgt die Umwandlung von Photon zu Ladung typischerweise nur an den Grenzfl\u00e4chen zwischen zwei Materialien \u2013 eines fungiert als Elektronenspender, das andere als Elektronenakzeptor \u2013 was die Gesamteffizienz begrenzt.\u201c Im Gegensatz dazu erzeugen die neuen Materialien nach der Lichtabsorption die Energie<\/a>, die ein Elektron von einem Molek\u00fcl zu einem identischen Nachbarn treibt und elektrische Ladungen erzeugt.<\/p>\n Die Energie, die f\u00fcr diesen Prozess ben\u00f6tigt wird, ist als \u201eHubbard U\u201c bekannt und stellt die elektrostatische Kosten der doppelten Elektronbelegung auf dem negativ geladenen Molek\u00fcl dar. Die Forscher betonten, dass dieser Durchbruch die Herstellung von Solarzellen aus einem einzigen, kosteng\u00fcnstigen und leichten Material erm\u00f6glichen k\u00f6nnte. Diese Eigenschaften stehen im Gegensatz zu den oft komplexen und teuren Kompositionen, die in herk\u00f6mmlichen Solarzellen verwendet werden.<\/p>\n Die Ergebnisse dieser Forschung sind in der Studie \u201eIntrinsic intermolecular photoinduced charge separation in organic radical semiconductors<\/a>\u201c ver\u00f6ffentlicht in Nature Materials<\/em>, zug\u00e4nglich. Die Forscher schlussfolgern: \u201eDiese Arbeit bietet einen Ansatz zur Erforschung der Energieerzeugung<\/a> und solarbetriebenen Chemie sowohl in L\u00f6sung als auch im Feststoffzustand mit nur einer einzigen Komponente.\u201c<\/p>\n Die Entdeckung von photovoltaischen Eigenschaften in organischen Radikal-Halbleitern k\u00f6nnte ein entscheidender Fortschritt in der Solarzellen-Technologie sein. Mit dem Potenzial zur Herstellung effizienterer und kosteng\u00fcnstigerer Solarzellen k\u00f6nnte dieser Durchbruch nicht nur die Art und Weise ver\u00e4ndern, wie wir Solarenergie<\/a> nutzen, sondern auch die gesamte Branche beeinflussen. Die Forschungsarbeit er\u00f6ffnet neue M\u00f6glichkeiten zur Nutzung zukunftsorientierter Materialien in der Energiegewinnung und k\u00f6nnte weitreichende Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit<\/a> haben.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Wissenschaftler der Universit\u00e4t Cambridge im Vereinigten K\u00f6nigreich haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht: Sie fanden photovoltaische Eigenschaften in einem strahlenden organischen Halbleitermolek\u00fcl namens Poly(3-Triphenylmethyl-Thiophen) (P3TTM). Diese Entdeckung k\u00f6nnte die Zukunft der Solarzellen-Technologie entscheidend ver\u00e4ndern. Unterschiede zu konventionellen organischen Halbleitern Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen organischen Halbleitern, die gepaarte Elektronen enthalten, besitzen organische Radikal-Halbleiter mindestens ein ungepaartes Elektron […]<\/p>","protected":false},"author":67,"featured_media":22154,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1,10],"tags":[648],"class_list":{"0":"post-22055","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-allgemein","8":"category-photovoltaik","9":"tag-photovoltaischen-eigenschaften-in-organischen-radikal-halbleitern"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22055","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/67"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22055"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22055\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":22155,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22055\/revisions\/22155"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/22154"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22055"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22055"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nachhaltiger24.ch\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22055"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}Die Bedeutung der Hubbard-U-Energie<\/h2>\n
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