太陽光パネルで発電したエネルギーを数週間残せる新技術

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太陽光パネルで発電したエネルギーを数週間残せる新技術

以前に比べると、屋根の上にソーラーパネルを設置している家も多くなっている。一般家庭への導入から20年ほどが経ち、大震災を機にエネルギー問題に注目が集まったことも手伝い普及が進んでいるようだ。

現在のソーラーパネルに使われている素材は、太陽からのエネルギーをほんのマイクロ秒(100万分の1秒)しか蓄えておくことができないが、カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)の化学者たちによって開発された新テクノロジーならば、それが数週間残しておけるという。いったいどんな仕組みなのだろうか。

■ 植物の光合成からインスピレーション

研究結果は6月に発行された学術誌『Science』に掲載された。論文の筆者、UCLAで化学の教授を務めるSarah Tolbert氏は、植物が光合成でエネルギーを集める方法から、この新たなデザインのインスピレーションを受けたそうだ。

光合成で植物は、電荷を素早く分離させるために細胞の中にあるナノスケール構造を使うことが知られている。Tolbert氏は、この過程では正電荷を持っている分子から電子を引き離し、その分子はそのまま残され、そして正の電荷と負の電荷は離れたままに保たれると説明している。

太陽光からエネルギーを集めるため、従来の太陽電池は高額な素材であるシリコンを使うことが多かったようだ。近年ではコストを抑えられるプラスティック製の太陽電池が増えているが、プラスティックは電気エネルギーになる前に相対的に正の電荷と負の電荷が再結合することが多く、効率が悪いとされている。

今回発表された新しいシステムは、電荷を数日から長くて数週間離しておくことができ、構造さえ正しければエネルギーの維持を著しく改善することができるのだ。


■ 電子が再結合することを防ぐ構造

システムを働かせるのは、ポリマーのドナー(電子供与体)とフラーレンのアクセプター(電子受容体)という2つの構成部分。ドナーが日光を吸収し、電子をアクセプターに渡す。これが電子エネルギーを集める方法だ。

有機薄膜太陽電池といったプラスチック素材は、一般にお皿の上のパスタのように組織されるのが普通だという。

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