Fargestoffsensibilisering av fleksible solceller

Så tidlig som på 1970-tallet håpet folk å utvikle nye solceller ved å simulere fotosyntese. På den tiden pakket folk et lag med klorofyllfarge på overflaten av halvlederkrystallmateriale titandioksid (TiO2). Selv om konseptet med fargesensibilisert solcelle (DSC) ble foreslått, på grunn av vanskeligheten med elektrontransport i klorofyll, var konverteringseffektiviteten bare 0,01 prosent.
Det var ikke før i 1991 at den sveitsiske kjemikeren Michael Gratzel brukte nanoteknologi for å fremme den vesentlige utviklingen av fargesensibiliserte batterier. Gratzel erstatter store partikler av TiO2-krystaller med små partikler av svampete TiO2 med en diameter på 20 nm. Det ytre laget er belagt med et tynt lag fargestoff, og danner en 10 um tykk optisk transparent film. Det første fargesensibiliserte batteriet som ble laget har oppnådd en konverteringseffektivitet på 7,1 prosent og en strømtetthet på 12 mA/cm ^ 2. I dag er verdensrekorden for konverteringseffektivitet for fargesensibiliserte batterier 11 prosent.
I strukturen til en brenselssensibilisert celle er fotosensibilisatorer belagt på overflaten av TiO2-partikler gjennom funksjonelle grupper av karboksyl (-COOH), fosforsyre (- PO3H2), eller borsyre – B (OH) 2 for å danne et ladningsoverføringskompleks . De senkes deretter i en redoksmediatorløsning, med TCO-glass og metallsubstrater som tjener som henholdsvis katoder og anoder. Fotosensibilisatoren absorberer utsendt lys, og elektronene i So i grunntilstanden eksiteres til høyenergitilstanden S *. Innen fs til ps går elektronene i fotosensibilisatoren inn i ledningsbåndet til TiO2. Fotosensibilisatoren mister elektroner, oksideres og blir til S pluss. Redoksmediatoren henter elektroner fra metallanoden, og gir deretter elektroner til fotosensibilisatoren for å redusere dem. De frie elektronene på ledningsbåndet til So. TiO2 går tilbake til metallanoden gjennom TCO-katoden og kretsen. Det dannes en strøm mellom de to elektrodene for å drive belastningen i kretsen.
Merknader om fleksible solceller
I mars 2016 utviklet forskeren min en ny type fleksible solceller, som eksperter mener forventes å bli brukt til å utvikle intelligente temperaturkontrollerte solceller og bærbare solceller.