Technologia produkcji paneli słonecznych z każdym dniem rozwija się coraz bardziej, jednak wciąż podstawowe problemy to: niska wydajność i stosunkowo wysokie koszty produkcji takich ogniw. Naukowcy z Japonii i Szwajcarii opracowali nowy rodzaj barwnika-fotouczulacza, który pomoże zwiększyć wydajność produkcji prądu elektrycznego przez fotoogniwa.
Kilka lat temu Michael Grätzel ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii opracował innowacyjny model fotoelektrochemicznych ogniw słonecznych zawierających w swoim wnętrzu warstwę z tlenku tytanu (TiO2) pokrytą czułym barwnikiem. Gdy na barwnik padają promienie słoneczne, elektrony są wybijane i przechodzą na cieńką taśmę z tlenku tytanu, po czym są odprowadzane do kondensatora. Aby stale uzupełniać liczbę wybijanych z barwnika elektronów, w fotoogniwie znajduje się roztwór organicznego rozpuszczalnika zawierającego naładowane ujemnie jony jodku i trójjodku, dzięki temu zachodzi reakcja redox ponownie “napełniająca” cząsteczki barwnika brakującymi elektronami.
Podstawową wadą tej technologii jest obecność lotnych rozpuszczalników, stąd konieczność ich odpowiedniego ograniczenia (zamknięcia) w strukturze fotoogniwa. Alternatywą są płynne rozpuszczalniki, które jednak ze względu na ich właściwości fizyczne (dużą lepkość) zbyt dużo ważą, stąd niska efektywność takich paneli słonecznych
W pracy opublikowanej na łamach “Angewandte Chemie” zespół Grätzela przedstawia ulepszenia w zakresie samego barwnika. Zamiast dotychczasowego na bazie rutenu, zastosowano barwniki zawierające pierścienie indolowe. Dzięki temu barwnik ma większą absorpcję molarną (ang. molar extinction coefficient, molar absorptivity), a film z TiO2 może być cieńszy, co skraca drogę elektronów. W ten sposób cały system jest bardziej wydajny. I choć wydajność innowacyjnego fotoogniwa zwiększyła się zaledwie o 7,2 procent, to jednak jest to rekordowy wynik jak na panele słoneczne zawierające kombinację organicznego barwnika, tlenku tytanu oraz cieczy zawierającej wolne jony).
hlbiotech
źródło: ScienceDaily.com
———————————
Oryginalna publikacja: Daibin Kuang et al., “Organic Dye-Sensitized Ionic Liquid Based Solar Cells: Remarkable Enhancement in Performance through Molecular Design of Indoline Sensitizers”, Angewandte Chemie International Edition 2008, 47, 1923–1927, http://dx.doi.org/10.1002/anie.200705225
