Saulės elementai: dažai turi | NPP Azijos medžiagos

Saulės elementai: dažai turi | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Saulės elementai

Tiksliai sukurti dažų junginiai užima nebrangius, koroziją sukeliančius, fotoelektrinius, dažų pagrindu pagamintus prietaisus, kad būtų užfiksuotas efektyvumo lygis.

Į dažus jautri saulės baterija (DSC) yra naujos kartos fotoelektrinė technologija, galinti sumažinti saulės energijos gamybos sąnaudas iki tokio lygio, koks yra naudojant iškastinį kurą. DSC naudoja dažų molekulių ir nebrangių titano dioksido (TiO 2 ) nanodalelių mišinį, kad saulės šviesa būtų paversta elektra, ir lengvai ir pigiai gali būti pagaminta į plonius didelio ploto lakštus, naudojant paprastus šilkografijos metodus. Nepaisant šios technologijos pažado, pasiekti aukštą konversijos efektyvumą, reikalingą norint pasiekti komercinį gyvybingumą, reiškė ribotų išteklių naudojimo medžiagų, tokių kaip rutenis, naudojimą.

Pengas Wangas, Yu Bai ir kolegos iš Kinijos mokslų akademijos Čangčune 1 dabar atrado būdą, kaip pasiekti aukštą DSC konversijos efektyvumą be rutenio, sukūrus organinius dažus, kuriuos galima naudoti su lengvai prieinamu kobaltu.

Šiuo metu geriausiai veikiantiems DSC naudojami rutenio dažai, sujungti su jodo pagrindu pagamintu elektrolitu, kad būtų galima surinkti šviesą ir perduoti fotogeneruotus laisvuosius elektronus į juos supančią mezoporinę TiO 2 matricą. Didelė rutenio kaina ir ribotas prieinamumas paskatino tyrėjus ieškoti alternatyvių dažų sensibilizatorių „stumti ir traukti“ - organinių molekulių, turinčių elektronus priimančių ir darančių grupių, sujungtų konjuguotu tiltu. Vis dėlto rasti tinkamą organinį dažą buvo iššūkis.

Image

1 pav. Stumiamasis dažiklis C229 yra sujungtas su kobalto pagrindu pagamintu elektrolitu, kad būtų pasiektas didelis saulės energijos konvertavimo efektyvumas.

Wangas ir jo bendradarbiai tobulino ankstesnes strategijas įtraukdami aromatinio sieros jungiamąją grupę į „push-pull“ dažą C229. Ši modifikacija pagerino dažų galimybę surinkti raudoną šviesą iš matomo spektro, leidžianti jai sugerti daugiau saulės šviesos (žr. Paveikslėlį). Derinant šį fotojautriklį su kobalto fenantrolinu kaip elektrolitu, siekiant regeneruoti dažus, gauta DSC sistema, kurios energijos konvertavimo efektyvumas tipiškomis dienos šviesos sąlygomis buvo 9, 4% - tai yra nauja etaloninė rutenio neturinčių DSC vertė ir tik nedaug atsilieka nuo geriausio rutenio- pagrįstomis sistemomis. Kobalto pagrindu pagaminto elektrolito naudojimas taip pat pašalina dar vieną rutenio pagrindu pagamintų DSC trūkumą: reikia jodo elektrolito, kuris būtų labai ėsdinantis ir mažinantis ląstelių įtampą.

Matavimai ir kvantiniai skaičiavimai parodė, kad kobalto elektrolito ir C229 dažų sąveika padėjo sistemos redukcijos ir oksidacijos potencialui pakilti virš žemės paviršiaus, todėl ląstelė tapo jautresnė šviesai visame saulės spektre. „Šis pastebėjimas labai skatina kurti dažus su mažesniais energijos tarpais“, - pažymi Bai.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.