Energia słoneczna to nieokreślona przyszłość
Nov 17, 2021
Sensybilizatory są ciemnymi związkami, które pochłaniają światło i przekształcają jego energię w energię elektryczną poprzez uwalnianie elektronów i&„wstrzykiwanie &”; je do półprzewodnika. Jak dotąd sensybilizatory stosowane w barwnikowych ogniwach słonecznych mają albo stosunkowo krótki czas życia, albo wymagają użycia bardzo rzadkich i drogich metali. Dlatego świętym Graalem badań fotowoltaicznych jest rozwój sensybilizatorów wykorzystujących żelazo – metal, który jest zarówno przyjazny dla środowiska, jak i najobficiej występujący metal przejściowy na ziemi.
Eksperci od wielu lat uważają, że związki żelaza nie nadają się do tych zastosowań, ponieważ ich czas życia w stanie wzbudzonym po pochłonięciu światła jest zbyt krótki, aby można je było wykorzystać do produkcji energii. Około siedem lat temu sytuacja zmieniła się wraz z odkryciem nowego typu związku żelaza z N-heterocyklicznym karbenem (NHC).
Zespół badawczy kierowany przez profesora Edwina Constable i profesor Catherine Housecroft z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Bazylei od wielu lat bada te związki. Zespół kierowany przez kierownika projektu, dr Mariię Becker, informuje obecnie w profesjonalnym czasopiśmie Dalton Transactions o wynikach stosowania przez siebie uczulaczy opartych na nowej rodzinie NHC.
Trochę octu i tłuszczu
& quot;Wiedzieliśmy, że musimy opracować materiały przylegające do powierzchni półprzewodników, których właściwości pozwoliły również na optymalizację rozmieszczenia funkcjonalnych elementów pochłaniających światło na powierzchni," – wyjaśnił Becker.
Naukowcy odpowiedzieli na te wyzwania, stosując podejście dwutorowe: po pierwsze, włączyli grupy kwasu karboksylowego (występujące w occie) do związków żelaza w celu związania ich z powierzchnią półprzewodnika. Po drugie, dodali długie łańcuchy węglowe, aby warstwa powierzchniowa była bardziej płynna i łatwiejsza do naprawienia, dzięki czemu związek&stał się tłusty.&cyt;
Te prototypy ogniw słonecznych sensybilizowanych barwnikiem osiągnęły ogólną sprawność tylko 1%, podczas gdy sprawność dzisiejszych komercyjnych ogniw słonecznych' osiągnęła około 20%."Mimo to wyniki stanowią kamień milowy i zachęcą do dalszych badań nad tymi nowymi materiałami," Becker mocno wierzy.