Farvesensibilisering af fleksible solceller

Så tidligt som i 1970erne håbede folk at udvikle nye solceller ved at simulere fotosyntese. På det tidspunkt pakkede folk et lag klorofylfarve på overfladen af ​​halvlederkrystalmateriale titaniumdioxid (TiO2). Selvom konceptet med farvesensibiliseret solcelle (DSC) blev foreslået, var konverteringseffektiviteten kun 0,01 procent på grund af vanskeligheden ved elektrontransport i klorofyl.
Det var først i 1991, at den schweiziske kemiker Michael Gratzel brugte nanoteknologi til at fremme den væsentlige udvikling af farvesensibiliserede batterier. Gratzel erstatter store partikler af TiO2-krystaller med små partikler af svampet TiO2 med en diameter på 20 nm. Det ydre lag er belagt med et tyndt lag farvestof, der danner en 10 um tyk optisk transparent film. Det første farvesensibiliserede batteri, der blev fremstillet, har opnået en konverteringseffektivitet på 7,1 procent og en strømtæthed på 12 mA/cm ^ 2. I dag er verdensrekorden for konverteringseffektivitet for farvesensibiliserede batterier 11 procent.
I strukturen af ​​en brændselssensibiliseret celle er fotosensibilisatorer belagt på overfladen af ​​TiO2-partikler gennem funktionelle grupper af carboxyl (-COOH), phosphorsyre (- PO3H2) eller borsyre – B (OH) 2 for at danne et ladningsoverførselskompleks . De nedsænkes derefter i en redoxmediatoropløsning, hvor TCO-glas- og metalsubstrater tjener som henholdsvis katoder og anoder. Fotosensibilisatoren absorberer udsendt lys, og elektronerne i So i grundtilstanden exciteres til højenergitilstanden S *. Inden for fs til ps kommer elektronerne i fotosensibilisatoren ind i ledningsbåndet af TiO2. Fotosensibilisatoren mister elektroner, oxideres og bliver til S plus. Redox-mediatoren henter elektroner fra metalanoden og leverer derefter elektroner til fotosensibilisatoren for at reducere dem. De frie elektroner på ledningsbåndet af So. TiO2 vender tilbage til metalanoden gennem TCO katoden og kredsløbet. Der dannes en strøm mellem de to elektroder for at drive belastningen i kredsløbet.
Noter om fleksible solceller
I marts 2016 udviklede min videnskabsmand en ny type fleksible solceller, som eksperter mener forventes at blive brugt til at udvikle intelligente temperaturkontrollerede solceller og bærbare solceller.