Галогены увеличивают производительность солнечных батарей на 25%
- Подробности
- Опубликовано 05.01.2018 20:04
Новые исследования из Университета Британской Колумбии и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле показывают, что использование галогенов - класса элементов, которые включают фторид, бром, хлор и йод, - в сенсибилизированном красителе в солнечном элементе может повысить эффективность преобразования на 25 процентов. Это открытие может стать отправной точкой для улучшения конструкции солнечных элементов.
«Сенсибилизированные красителем солнечные элементы являются перспективным, усовершенствованным типом солнечных элементов для городских применений, но есть много возможностей для улучшения, учитывая, что коэффициент конверсии колеблется от семи до 14 процентов», - сказал ведущий автор Фрейзер Парлане, аспирант химия в UBC. «Это первое прямое доказательство того, что галогены и связи, которые они образуют с другими молекулами, могут быть решающим фактором в повышении эффективности солнечного элемента сенсибилизированной красителем».
Сенсибилизированный солнечный элемент с красителем состоит из электролита, двух электродов и тонкой полупроводниковой пленки, покрытой светопоглощающим красителем. Когда свет поражает краситель, он высвобождает электроны в полупроводник, а оттуда - на электроды, создавая электрический ток.
Чтобы ячейка функционировала хорошо, электролит должен постоянно и быстро пополнять краситель электронами. Исследователи обнаружили, что присутствие галогенов ускоряет этот перенос электронов. Они экспериментировали с четырьмя различными красителями, содержащими фторид, бром, хлор или йод, и использовали спектроскопический метод поглощения рентгеновских лучей на синхротроне для наблюдения за процессом.
«Галогены не были в центре внимания многих исследований солнечных элементов. Они образуют очень слабые переходные связи, которые существуют менее 10 микросекунд, и они обычно составляют всего лишь крошечную часть всех атомов в солнечной ячейке. Взволнован, чтобы доказать, что эти исследования могут внести столь существенную разницу в преобразование солнечной энергии », - сказал Кертис Берлингет, профессор химии и химической и биологической инженерии в UBC, который руководил работой.
Исследователи также обнаружили, что чем больше галоген, тем лучше краска при замене электронами. Красители, содержащие йод, который более чем в два раза превышает радиус фтора, регенерируются электролитом почти в три раза быстрее.
«В целом, эти открытия могут помочь нам точно настроить взаимодействие в солнечных батареях, чувствительных к красителям, для оптимизации их производительности, и это может открыть новые направления исследований в поисках дешевых и эффективных технологий преобразования энергии», - добавил Берлингетт.