211service.com
Lēti ar krāsvielām jutīgi saules elementi virzās uz komercializāciju
Viegli izgatavojamas saules baterijas, kas uztver gaismu ar krāsvielām, ir ieguvušas iespaidīgu virkni zinātnisku balvu, tostarp Tūkstošgades tehnoloģiju balva 2010. gadā. Tomēr kopš izgudrošanas 1988. gadā tiem ir bijusi maza komerciāla ietekme.
Jauns dizains, par kuru pagājušajā nedēļā ziņoja Ziemeļrietumu universitātes pētnieki, varētu to mainīt, nodrošinot ierīci, kas novērš krāsu sensibilizētās saules baterijas raksturīgās saistības: tās noplūdes un korozīvo šķidro elektrolītu.
Atšķirībā no plānās plēves un silīcija paneļiem, uz krāsvielu bāzes izgatavotus paneļus var ražot lētos no ruļļa uz ruļļa procesiem, kas līdzinās drukāšanai. Tātad, pat ja tie ir mazāk efektīvi nekā silīcija saules baterijas, tie varētu izrādīties rentabli.
Ziemeļrietumu attīstība ir tikai jaunākais sasniegumu virknē, ko Maikls Makgī , Stenfordas Universitātes progresīvās molekulārās fotoelementu centra direktors, nesen nodēvēts par renesanse šūnās, kas jutīgas pret krāsvielām . Nesenie sasniegumi šajā jomā varētu beidzot pārveidot šīs elegantās zinātniskās zinātkāres par praktiskām enerģijas ģenerēšanas ierīcēm.
Ar krāsu sensibilizētā saules baterijā ienākošā gaisma ierosina porainu titāna slāni, kas pārklāts ar krāsvielu, radot negatīvus un pozitīvus lādiņus. Negatīvie lādiņi — ierosinātie elektroni — izplūst no šūnas caur titāna oksīdu, savukārt pozitīvie lādiņi ieplūst šķidrā elektrolītā. Tāpat kā ar elektrolītu pildītām sārma baterijām, noplūde ir pastāvīgs apdraudējums, jo īpaši saules paneļos, kas pakļauti ārkārtējiem laikapstākļiem. Elektrolīti, kas uzkarsēti līdz 80°C (piemēram, uz jumta), var izplesties un pārraut paneļa blīvējumu. Krāsvielu elementu elektrolīts uz joda bāzes ir arī pietiekami kodīgs, lai varētu izkļūt cauri pat rūsai izturīgiem metāliem, piemēram, alumīnijam un nerūsējošajam tēraudam.
Ziemeļrietumu universitātes ķīmiķis Mercouri Kanatzidis , materiālu zinātnieks Roberts Čangs , un divi maģistranti nomainīja krāsvielu šūnu šķidro elektrolītu ar cietu joda bāzes pusvadītāju. Lai gan iepriekšējie cietvielu modeļi ir samazinājuši krāsvielu šūnu jaudu, ziemeļrietumu dizains faktiski uzlabo veiktspēju, saka pētnieki, jo cēzija-alvas-joda pusvadītājs, kas aizstāj šķidro elektrolītu, arī absorbē gaismu. Mūsu materiāls faktiski absorbē vairāk gaismas nekā pati krāsviela, saka Kanatzidis.
Ziņojumā iekšā Daba Pagājušajā nedēļā Ziemeļrietumu komanda apgalvo, ka tās šūna 10,2 procentus ienākošās gaismas pārvērš elektrībā, kas ir daudz augstāka nekā labāko esošo cietvielu krāsvielu elementu efektivitāte 7 procentiem. Šons Šahīns Denveras universitātes organiskās fotoelementu eksperts saka, ka ziemeļrietumu šūnas efektivitāte būtu tuvāk 8 procentiem standarta mērījumu apstākļos. Bet Shaheen saka, ka tā joprojām ir svarīga krāsvielu šūnu attīstība.
Kanatzidis saka, ka varētu būt iespējams komercializēt dizainu, ja šūnu efektivitāti var palielināt virs 11 procentiem. Tas ir zemāks par komerciālo plānās plēves saules paneļu efektivitāti no 12 līdz 16 procentiem un daudz zemāks par silīcija paneļu efektivitāti. Bet arī krāsvielu šūnu ražošanas izmaksām vajadzētu būt zemākām.
Austrālijas saules enerģijas izstrādātājs Dyzols cenšas izmantot zemu izmaksu apstrādi, lai komercializētu parasto krāsvielu-saules tehnoloģiju, tostarp šķidro elektrolītu. Tās stratēģija ir integrēt uz krāsvielām balstītu saules enerģiju būvmateriālos, piemēram, stikla augstceltņu paneļos un tērauda jumta loksnēs. Šā gada martā Dyesol Dienvidkorejas kopuzņēmuma partneris Timo Technology uzstādīja stikla paneļus ēkai Seulā. Un Dyesol sadarbojas ar Indijas Tata Steel, lai izstrādātu tērauda jumta segumu, kas pārklāts ar saules enerģiju.
Damions Millikens, Dyesol pētniecības un attīstības vadītājs, uzstāj, ka šķidros elektrolītus var saturēt. Dyesol un citi ir ražojuši ierīces ar izcilu ilgtermiņa stabilitāti, kas ir pakļautas paātrinātai pārbaudei, kas atbilst 25 gadiem un ilgāk, saka Millikens. Tehnoloģija ir komerciāli dzīvotspējīga.