Нанодеревья для сенсибилизированных красителем солнечных элементов

Исследователи из лаборатории прикладных нанотехнологий и науки Корейского передового института науки и технологий и лаборатории лазерной термической обработки в Калифорнийском университете в Беркли, США, объединились для повышения эффективности сенсибилизированных красителем солнечных элементов. сенсибилизированных красителем солнечных элементов В конце 1960-х было обнаружено, что освещенные органические красители могут генерировать электричество на оксидных электродах в электрохимических ячейках. В попытке понять и смоделировать первичные процессы фотосинтеза это явление было изучено в Калифорнийском университете в Беркли с хлорофиллом, извлеченным из шпината (биомиметический или бионический подход). На основе таких экспериментов в 1972 году было продемонстрировано производство электроэнергии с помощью принципа сенсибилизации красителем солнечных элементов (DSSC). Сенсибилизированные красителем солнечные элементы, относящиеся к группе тонкопленочных солнечных элементов, и основанные на полупроводнике, образованном между фотоэлементами. сенсибилизированный анод и электролит, фотоэлектрохимическая система. Молекулы красителя имеют нанометровый размер, но для того, чтобы улавливать достаточное количество падающего света, слой молекул красителя должен быть достаточно толстым, намного толще, чем сами молекулы. Чтобы решить эту проблему, наноматериал используется в качестве каркаса для удержания большого количества молекул красителя в трехмерной матрице, увеличивая количество молекул для любой заданной площади поверхности клетки. Особенности DSSC имеет ряд привлекательных особенностей; он прост в изготовлении с использованием обычных методов рулонной печати, является полугибким и полупрозрачным, что позволяет использовать его в различных целях, не применимых к системам на основе стекла, и большинство используемых материалов имеют низкую стоимость. Хотя его эффективность преобразования меньше, чем у лучших тонкопленочных элементов, теоретически его соотношение цена / качество должно быть достаточно хорошим, чтобы позволить им конкурировать с производством электроэнергии на ископаемом топливе. В настоящее время сенсибилизированные красителем клетки могут достигать около 11%, тогда как обычные традиционные кремниевые клетки составляют более 15%. Техника разветвления В природе деревья имеют иерархическое разветвление из нескольких поколений для максимального улавливания солнечного света. Вдохновленные этим фактом, исследователи разработали простой гидротермальный подход в сочетании с удалением полимера и осаждением семян для синтеза нанопроволок ZnO (ННК), которые напоминали крошечные деревья с длинными ветвями, для разработки эффективных сенсибилизированных красителями солнечных элементов. Принцип Исследователи утверждают, что плотность тока короткого замыкания и общая эффективность преобразования света почти в четыре раза выше, чем у сенсибилизированных красителем солнечных элементов, изготовленных с разветвленными ННК ZnO, по сравнению с устройствами на основе вертикально выращенных ННК ZnO. Повышение эффективности связано с увеличением площади поверхности для более высокой нагрузки красителя и сбора света, а также с уменьшением рекомбинации заряда за счет прямой проводимости вдоль ветвей кристаллического ZnO. Иерархические структуры нанодерева также будут полезны для устройств хранения энергии большой емкости и устройств энергопотребления с высоким КПД.