Vědci se obrátili na červenou cibuli, aby zlepšili solární články – a mohlo by to zvýšit udržitelnější solární energii
Červená cibule by mohla být chybějící složkou potřebnou k posílení ochrany ultrafialové (UV) pro solární články, říkají vědci.
Solární články jsou obvykle potaženy filmem na bázi ropy, které je chrání před degradací vyvolanou UV. Tyto filmy zahrnují olejové materiály, jako je polyvinyl fluorid (PVF) a polyethylen tereftalát (PET).
Ve snaze řídit přijetí filmu natočeného z udržitelnějších biologicky založených materiálů se nanocelulóza stala průkopníkem. Nanocelulóza je odvozena z rostlinných materiálů a je produkována rozložením celulózy na vlákna nanočástic.
Vědci za novou studií zjistili, že kombinace nanocelulózy s barvivem vyrobeným z červené cibulové kožní extrakt za poskytnutí „velmi účinné UV ochrany“. Tým zveřejnil svá zjištění 24. února v časopise ACS aplikované optické materiály.
Studie poznamenala, že ochranný film vyrobený z tohoto materiálu eliminoval 99,9% UV záření, až do vlnové délky 400 nanometrů. Zejména filtr také překonal komerční UV filtr založený na PET, který je v současné době k dispozici na trhu.
To představuje „slibnou možnost v aplikacích, kde by měl být ochranný materiál založen na bio“, “ Rustem Nizamovdoktorský výzkumný pracovník na University of Turku ve Finsku řekl v a prohlášení.
Vitální kompromisy
Ve studii vědci porovnávali trvanlivost čtyř ochranných filmů vyrobených z nanovláken celulózy. Ty byly různě ošetřeny extraktem ED cibule, ligninem – polymerem nalezeným ve stěnách některých rostlinných buněk – a železných iontů.
Zatímco všechny tyto poskytovaly přiměřenou ochranu před UV zářením, možnost červené cibule se objevila jako nejúčinnější.
Solární články čelí kritickému kompromisu, s UV zářením pod 400 nm se ukazuje škodlivé, poznamenala studie. Přenos viditelného světla – vlnové délky mezi 700 a 1200 nm – je však zásadní při umožnění buňce proměnit záření na elektřinu.
S ohledem na to je klíčový vývoj materiálu, který chrání solární článek a usnadňuje absorpci energie. Například Lignin má tmavě hnědou barvu, která „omezuje jeho použití v průhledných filmech“, podle prohlášení.
„Propustnost těchto filmů obsahujících lignin je obvykle 50% mezi 400 a 600 nm a nejvýše 85% nad 600 nm,“ dodali vědci.
Pro srovnání, nanocelulózový film ošetřený barvivem červené cibule překročil 80% přenosu světla při delších vlnových délkách (mezi 650 a 1 100 nm) a udržoval výkon po delší dobu testování.
Toto testovací období hodnotilo trvanlivost a výkon filtrů jejich umístěním pod umělé světlo po dobu 1 000 hodin – ekvivalent zhruba roku slunečního světla ve středoevropském klimatu. Nizamov poznamenal, že toto období vyšetření „zdůraznilo význam“ dlouhodobého testování na UV filtry. „Například filmy ošetřené železnými ionty měly dobrou počáteční propustnost, která se po stárnutí snížila.“
Nizamov uvedl, že studie má rozsáhlé důsledky pro řadu solárních článků, zejména perovskite a organická fotovoltaika, jakož i v jiných průmyslových odvětvích, kde je nutné používat biologicky na bázi filtru.
To by mohlo zahrnovat například balení potravin, kde by mohly být jako zdroje energie pro senzory ve sterilním prostředí použity biologicky rozložitelné solární články.
