Прозрачные солнечные элементы Grätzel установили новый рекорд эффективности

 

Солнечные батареи Grätzel установили новый рекорд. (Фото: interestingengineering.com)

Мезоскопические солнечные элементы, сенсибилизированные красителем (DSC), часто известные как знаменитые элементы Гретцеля, были разработаны 32 года назад Брайаном О'Реганом и Майклом Гретцелем. DSC используют фотосенсибилизаторы, чтобы превратить свет в электричество.

Согласно сообщению Euronews, исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) открыли способ создания прозрачных фотосенсибилизаторов, молекул, которые могут активироваться светом и поглощать свет во всем видимом спектре света. Предыдущие версии DSC в значительной степени зависели от прямого солнечного света.

«Наши результаты открывают путь к легкому доступу к высокопроизводительным DSC и открывают многообещающие перспективы для приложений в качестве источника питания и замены батареи для маломощных электронных устройств, которые используют окружающий свет в качестве источника энергии», — пояснили ученые в пресс-релизе.

Что такое прозрачные солнечные панели?

ДСК могут быть полупрозрачными, гибкими и различных цветов по разумной цене. Световые люки, теплицы и стеклянные фасады уже используют эти прозрачные солнечные панели. Конференц-центр SwissTech стал первым общественным объектом, использующим технологию DSC в 2012 году.

Кроме того, портативные электронные гаджеты, такие как наушники и электронные книги, а также Интернет вещей теперь могут использовать свет из окружающей среды для выработки электроэнергии благодаря коммерческой продаже легких и гибких версий DSC.

Что теперь?

По словам исследователей из групп EPFL Гретцеля и Андерса Хагфельдта, упаковка двух недавно созданных молекул фотосенсибилизатора теперь может быть улучшена для улучшения фотоэлектрических характеристик DSC.

Новые фотосенсибилизаторы могут количественно собирать свет во всем видимом спектре при совместном использовании. Новый метод предполагает предварительную адсорбцию монослоя производного гидроксамовой кислоты на нанокристаллической мезопористой поверхности диоксида титана. Это замедляет адсорбцию двух сенсибилизаторов, позволяя слою сенсибилизатора расти на хорошо упорядоченной и плотно упакованной поверхности диоксида титана.

Метод оптического поглощения

Этот метод позволяет получать ДСК с двумя или более различными красителями, которые демонстрируют дополнительное оптическое поглощение. Это химический процесс производства. Поскольку косенсибилизацию можно использовать для комбинирования красителей, которые могут поглощать свет по всему световому спектру, она подтолкнула эффективность преобразования энергии DSC к рекордным уровням. Однако иногда также было показано, что косенсибилизация неэффективна из-за трудоемкого молекулярного дизайна, синтеза и скрининга, необходимых для определения идеального красителя.

Используя этот метод, команда впервые смогла создать DSC с эффективностью преобразования энергии 15,2 процента при типичном во всем мире моделируемом солнечном свете после тестирования их долговременной стабильности работы в течение 500 часов. Эффективность преобразования энергии составляла от 28,4% до 30,2% в широком диапазоне интенсивности окружающего освещения с исключительной стабильностью за счет увеличения активной поверхности до 2,8 см2.

Аннотация исследования:

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (DSC) преобразуют свет в электричество с помощью фотосенсибилизаторов, адсорбированных на поверхности пленок нанокристаллического мезопористого диоксида титана (TiO2) вместе с электролитами или твердыми материалами, переносящими заряд. Они обладают многими характеристиками, включая прозрачность, многоцветность и недорогое изготовление, и используются в стеклянных фасадах, световых люках и теплицах. Недавняя разработка сенсибилизаторов, окислительно-восстановительных медиаторов и структур устройств улучшила характеристики DSC, особенно в условиях окружающего освещения. Для дальнейшего повышения их эффективности крайне важно контролировать сборку молекул красителя на поверхности TiO2, чтобы способствовать генерации заряда. Здесь мы сообщаем о способе предварительной адсорбции монослоя производного гидроксамовой кислоты на поверхности TiO2 для улучшения молекулярной упаковки красителя и фотогальванических характеристик двух недавно разработанных совместно адсорбируемых сенсибилизаторов, которые количественно собирают свет во всей видимой области. Наиболее эффективные сосенсибилизированные солнечные элементы продемонстрировали эффективность преобразования энергии 15,2% (что было подтверждено независимо) при стандартной воздушной массе в 1,5 глобального смоделированного солнечного света и продемонстрировали долговременную стабильность работы (500 ч). Устройства с большей активной площадью 2,8 см2 продемонстрировали эффективность преобразования энергии от 28,4% до 30,2% в широком диапазоне интенсивности окружающего освещения, наряду с высокой стабильностью. Наши результаты открывают путь к легкому доступу к высокопроизводительным DSC и открывают многообещающие перспективы для приложений в качестве источников питания и заменителей батарей для маломощных электронных устройств, которые используют окружающий свет в качестве источника энергии.

Источник