Ќелија на Грецел

Сензибилизирана боја на соларни панели — фотоелектрохемиски ќелии кои користат фотосензитивни полупроводници од мезопор оксид со широк опсег. Овие клетки биле измислени во 1991 година од Грецел и соработниците, по што биле и именувани ќелиите на Грацел.

Дел од соларни ќелии осетливи на боја.

Соларните ќелии од овој тип се ветувачки бидејќи се направени од евтини материјали и не бараат сложена опрема за време на производството. Клетките имаат едноставна структура, која се состои од две електроди и електролит што содржи јод. Една електрода се состои од високо порозен титаниум диоксид богат со бои (TiO ₂) депониран на проѕирна, електрично спроводлива подлога. Другата електрода е едноставно проѕирна електрично спроводлива подлога. Работата на клетките често се споредува со фотосинтезата, бидејќи и двата процеси користат оксидациона-редукциона реакција која се јавува во електролитот. Ефикасноста на конверзија на енергија во ќелија сè уште не го достигнала нивото на силиконските соларни ќелии. Во моментов тоа е околу 10%. Теоретски е можно да се достигне ниво од 33%.

Надворешни видеоснимки

Домашна ќелија Грeцел

Принцип на работа

Сончевата светлина поминува низ електрично спроводлива стаклена електрода заситена со боја, каде што се апсорбира. Кога бојата апсорбира светлина, еден од електроните во неговата молекула се движи од основната состојба во возбудена состојба. Овој феномен се нарекува „фотоексцитација“. Возбудениот електрон се движи од бојата до проводниот појас на TiO ₂. Транзицијата се случува многу брзо, потребни се само 10-15 секунди. Во TiO ₂ електронот дифузира низ филмот TiO ₂, стигнува до стаклената електрода и потоа тече низ проводникот во втората електрода. Молекулата на бојата оксидира со губење на електрон. Враќањето на молекулата на бојата во првобитната состојба се случува со примање електрон од јодидниот јон, претворајќи го во молекулa на јод, која пак дифузира до спротивната електрода, добива електрон од неа и повторно станува јодиден јон. Според овој принцип, сончевата батерија осетлива со боја ја претвора сончевата енергија во електрична струја што тече низ надворешен проводник.

Нови достигнувања (август 2006 година)

Шема за сончеви ќелии со осетливи бои

Како алтернатива на традиционалните неоргански фотоволтаици, соларните ќелии осетливи со боја користат слој од инкапсулирани честички во комбинација со високопроводлива јонска течност. Јонските течности, кои покажуваат висока ефикасност на конверзија кога се користат во овие нови соларни ќелии, се термички и хемиски нестабилни и подложни на губење на ефикасноста. Но, истражувачите од Федерално политехничко училиште во Лозана (Швајцарија) постигнале успех користејќи 1-етил-3-метилимидазолиум тетрацијаноборат (EMIB(CN) ₄) како нова стабилна јонска течност, постигнувајќи ефикасност на конверзија на енергија од 7% во целосна илуминација по топлинска обработка или лесно стареење.

Тип на клетка направена на EPFL од Грацел и О'Реган

За да ја потврдат хемиската и топлинската стабилност на нивните соларни ќелии, истражувачите го загревале уредот на 80 °C во темница 1.000 часа, а потоа го изложиле на светлина на 60 °C истите 1.000 часа. По загревањето во темнина и на светлина, 90% од оригиналната фотоволтаична ефикасност била задржана - првпат била забележана таква одлична топлинска стабилност за течен јонски електролит со висока ефикасност на конверзија. За разлика од силиконските соларни ќелии, чии перформанси се намалуваат како што се зголемува температурата, соларните ќелии осетливи на боја доживуваат само мала промена кога нивната температура се зголемува од собна температура до 60 °C.

Клетка базирана на титаниум диоксид (_TiO2)

Технологијата на соларни ќелии со тенок филм со употреба на TiO ₂, врз основа на која е можно да се направат значително попространи и поевтини соларни ќелии за употреба на пазарот.

Литература

• М. Сензибилизирач за пренос на полнење Graetzel со висок коефициент на моларно слабеење и негова примена во соларни ќелии сензибилизирани во боја
• ¹⁾ Брајан О'Реган и Мајкл Грацел, Природа, 353 (24), 737–740 (24 октомври 1991 година).
• А. Кеј, М. Гратцел, Ј. Физ. Chem. 97, 6272 (1993).
• Г. П. Сместад, М. Гратцел, Ј. Chem. Образование. 75, 752 (1998).мадарход

Надворешни врски

• Соларни панели за речиси ништо - 2006 година Интервју со пронаоѓачот Мајкл Гратзел за TechnologyReview
• Швајцарците создадоа рекордни соларни ќелии засновани на боја Архивирано на 1 јуни 2024 г. - новиот панел има зелена нијанса - го апсорбира делот од спектарот со најголема енергија.