Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Солнечные элементы нового типа на органическом красителе находятся на стадии прототипа

Солнечные элементы нового типа на органическом красителе находятся на стадии прототипа
Дешевые и легкие в изготовлении сенсибилизированные красителем солнечные элементы все еще находятся на ранней стадии коммерческого внедрения. Одновременно их создатель работает над еще более передовым вариантом.


В статье, опубликованной онлайн-версией Angewandte Chemie Михаэль Грацель (Michael Gratzel), профессор химии в EPFL (Швейцарском федеральном технологическом институте Лозанны) представляет модель сенсибилизированных красителем элементов, которые будут прочнее и дешевле существующих вариантов.

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы состоят из нанокристаллов окисла титана, покрытых светопоглощающими молекулами красителя и погруженными в раствор электролита, находящийся как «начинка» между двумя стеклами или закатанный в пластик. Свет, попадающий на краситель, высвобождает электроны и создает «дыры» — области положительного заряда вследствие потери электронов. Полупроводящие частицы двуокиси титана подбирают электроны и переводят их во внешнюю цепь, создавая электрический ток.

Такие солнечные элементы дешевле в изготовлении, чем общепринятые кремниевые фотоэлектрические панели. В принципе, их можно будет использовать для электрогенерирующих окон и фасадов зданий, их можно будет встроить даже в одежду. Konarka, компания из Лоулелла, штат Массачусетс, уже производит сенсибилизированные красителем солнечные элементы в ограниченном количестве. Но технологии есть куда расти.

В существующих на сегодня версиях солнечных элементов электролитический раствор использует органические растворители. Когда элементы нагреваются до высокой температуры, растворитель может начать испаряться и течь. Сейчас исследователи рассматривают новый, лучший материал для электролита: ионные жидкости, используемые сейчас как промышленные растворители. Такие жидкости не испаряются при рабочих температурах солнечных элементов. «Ионные жидкости менее летучие и более надежные», — говорит Брюс Паркинсон (Bruce Parkinson), профессор химии в Колорадском Госуниверситете.

Также ведутся эксперименты с новыми красителями. В коммерческих элементах красители изготавливаются из рутения, драгоценного металла. Но недавно ученые стали рассматривать в качестве альтернативы органические молекулы. «Органические красители выйдут на первое место благодаря своей дешевизне»,— говорит Грацель. Опять же, в долгосрочной перспективе рутений может стать дефицитным.

В своей недавней статье Грацел и его коллеги описывают процесс создания такого элемента, содединяющий в себе оба преимущества. В элементе-прототипе они использовали в качестве электролита ионную жидкость, а краситель был на основе органического соединения индолина. Солнечный элемент превращает свет в электричество с кпд 7,2 процента. Красители на основе рутения достигают кпд в 11 процентов, — сообщает Геральд Мейер (Gerald Meyer), профессор химии в Университете им. Джонса Хопкинса. Но, по его словам, «насколько я знаю, это самый высокий кпд, что можно достичь с помощью органики».

В сенсибилизированном красителем солнечном элементе электроны переходят в слой двуокиси титана, в то время как отверстия переходят в электролит. Так разделяются заряды, которые иначе, соединившись, сократили бы силу тока, генерируемого элементом. Именно разделение зарядов и является главной проблемой с органическими красителями. Грацель с коллегами присоединяли длинные углеводородистые цепочки к одному из концов молекулы красителя на основе индолина. Эти углеводородистые цепочки не проводят электроны и действуют как барьеры между слоем двуокиси титана и электролитом. «Это как молекулярный диэлектрик, препятствующий проникновению электронов и их воссоединению с положительными зарядами в ионной жидкости», — говорит Грацель.

С такой перегородкой между зарядами исследователи могут утоньшить слой двуокиси титана. Тем самым сокращается расстояние, которое должны преодолеть электроны на пути к внешней цепи, что увеличивает кпд элемента.

Однако Паркинсон предупреждает, что работа над солнечными элементами такого типа все еще находится на ранних стадиях. Переход от лабораторного прототипа к коммерческому модулю как правило значительно сокращает кпд. Потребуется еще много усовершенствованиий, прежде чем солнечные элементы, сенсибилизированным красителем смогут захватить большую долю рынка солнечных батарей. «Нам и правда необходим какой-то прорыв, чтобы достичь 15-процентного кпд в лабораторных условиях»,— говорит Паркинсон.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Ученые выяснили: личность собаки определяется не только породой

Ученые выяснили: личность собаки определяется не только породой

Связь между людьми и собаками существует уже тысячи лет. Часто решение завести ротвейлера вместо чихуахуа принимается исходя из индивидуальных особенностей собаки. Новое исследование показало, что хотя порода остается важным фактором, характер собаки определяется сложным взаимодействием между генетикой и окружающей средой.

Личность собаки сильно влияет на отношения между ней и ее владельцем, а также членами семьи владельца и другими собаками. Несоответствие характера и нежелательное поведение, такое как агрессия, могут привести к тому, что животное будет брошено в приюте или подвергнуто эвтаназии. Черты характера животного в значительной степени генетические, при этом наследственность составляет от 40% до 50%. Но, ...
01.06.23 11:55
0
0
Генетическое исследование показало, почему шотландка не чувствует боли и быстрее выздоравливает

Генетическое исследование показало, почему шотландка не чувствует боли и быстрее выздоравливает

Несколько лет назад шотландка Джо Кэмерон оказалась чудом медицины, которая почти не чувствовала боли, страха или беспокойства, а раны заживали быстрее благодаря специфической генной мутации. Теперь ученые более подробно изучили, как это работает, в надежде разблокировать будущие мишени для наркотиков.

Пограничная сверхспособность Кэмерон была обнаружена только в середине 60-х годов, после того, как она перенесла две серьезные хирургические процедуры и впоследствии практически не испытывала боли. Когда врачи проверили ее личную историю с болью, она сообщила, что никогда не чувствовала незначительных порезов и царапин, а некоторые ожоги она даже не замечала, пока не почувствовала запах горящей пл...
31.05.23 08:23
0
0
Рентгеновское излучение джетов черных дыр неожиданно меняется, бросая вызов ведущей модели ускорения частиц

Рентгеновское излучение джетов черных дыр неожиданно меняется, бросая вызов ведущей модели ускорения частиц

Лишь относительно недавно исследователи обнаружили, что джеты черных дыр излучают рентгеновское излучение, и то, как джеты ускоряют частицы до этого высокоэнергетического состояния, до сих пор остается загадкой.

Удивительные новые открытия в Nature Astronomy исключают одну ведущую теорию, открывая дверь для переосмысления того, как работает ускорение частиц в джетах — и, возможно, в других местах во Вселенной. Одна из ведущих моделей того, как джеты генерируют рентгеновское излучение, предполагает, что рентгеновское излучение джетов останется стабильным в течение длительного времени (миллионы лет). Но но...
30.05.23 07:23
0
0
В ЮАР обнаружены самые старые следы человека

В ЮАР обнаружены самые старые следы человека

Ученые определили самые старые известные следы Homo sapiens. Найденные в Южной Африке следы были датированы более чем 150 000 лет назад.

Обилие ископаемых свидетельств указывает на то, что родина человечества находится где-то в Африке, где Homo sapiens впервые отделился от более ранних видов около 300 000 лет назад. Но не только кости рассказывают эту историю — инструменты, предметы искусства, еда и другие следы помогают заполнить пробелы в том, как наши предки жили и распространялись по всему миру. Теперь международная группа уче...
29.05.23 11:14
0
0
Умная ткань с покрытием из жидкого металла «заживает» при порезах и отталкивает бактерии

Умная ткань с покрытием из жидкого металла «заживает» при порезах и отталкивает бактерии

Наука продолжает развивать умные ткани, которые реагируют на изменения окружающей среды и предоставляют больше «услуг» своим владельцам.

Группа международных исследователей создала пригодную для носки ткань, которая восстанавливается, обладает антибактериальными свойствами и даже может использоваться для контроля сердечного ритма человека. Исследователи из США, Австралии и Южной Кореи создали ткань с высокой проводимостью, погрузив ее в частицы жидкого металла. Частицы жидкого металла обладают многими преимуществами: высокой тепло...
03.05.23 13:46
0
0
Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Чтобы увидеть, какой тип бактерий присутствуют в образце жидкости, необходимо выращивать бактериальные культуры в лаборатории в течение нескольких часов или даже дней. Новая лазерная техника работает всего за несколько минут.

Уже было известно, что при воздействии лазерного света бактерии отражают свет обратно в спектральном образце, который уникален для этого конкретного вида. Проблема в том, что другие микроскопические объекты в образце, такие как клетки крови или вирусы, также отражают свет, придавая ему свой уникальный оттенок. То есть спектральный «отпечаток пальца» бактерии теряется среди фонового шума, поэтому ...
04.03.23 11:39
0
4
Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Ультратонкое покрытие делает солнечные батареи самоочищающимися

Солнечные панели не могут эффективно работать когда грязные, но их регулярная очистка может занять много времени. Инженеры в Германии разработали ультратонкое покрытие, которое сделает солнечные панели и другие поверхности самоочищающимися.

Солнечная энергия — крупнейший источник возобновляемой энергии, и быстро растет. Но, как можно себе представить, невозможно отправить кого-то со шваброй для очистки миллионов солнечных панелей в каждом парке. В идеале они бы сами очищались, и теперь исследователи из Института Фраунгофера в Германии добились успехов в этой концепции. Команда создала покрытие, которое меняет свою реакцию на воду в ...
30.01.23 13:27
0
0
Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Нити из нескольких материалов могут служить искусственными мышцами

Многокомпонентные 3D-принтеры уже существуют, нить, которую они создают, обычно представляет собой один материал в любой точке процесса печати. Новая система производит настоящие нити из нескольких материалов, и они могут похвастаться потенциально очень полезной спиральной конструкцией.

Экспериментальная установка была разработана командой Гарвардского университета под руководством профессора Дженнифер Льюис, профессора Дэвида Кларка и докторанта Натали Ларсон. Его печатающая головка состоит из четырех отдельных картриджей, каждый из которых может содержать разные «чернила» (фотоотверждаемый вязкий печатный материал). Все четыре картриджа подаются в одно сопло, которое выдавлива...
21.01.23 15:00
0