Цена солнечных батарей скользила вниз в течение многих десятилетий. Теперь эта тенденция могла получить толчок от улучшения больше чем до 20-летней солнечной технологии, отлавливающей свет с молекулами краски, подход, этим никогда не управляют для завоевывания популярность.Трансгрессия является «одним из самых важных прорывов в клетках краски за прошлые несколько лет», говорит Томас Маллоук, химик в Университете штата Пенсильвания, университете Парк, кто не был вовлечен в исследование.
Восемьдесят процентов рынка для солнечных батарей приняты клетками, сделанными из вафель кристаллического силикона, преобразовывающих приблизительно 20% энергии в приточном солнечном свете в электричество. Большая часть остальной части рынка состоит из клеток «тонкой пленки», сделанных из различных полупроводниковых сплавов, которые могут быть более дешевыми, чтобы произвести, но потребовать токсичных или редких элементов.
Третий класс солнечных батарей, сначала развитых в 1991 исследователями в Швейцарии, является самым дешевым для создания и является больше чем на 12% эффективным. Эти клетки, известные как делавшие чувствительным краской солнечные батареи (DSSCs), состоят из миллионов плотно упакованных наночастиц диоксида титана, каждый покрытый единственным слоем молекул краски.
Компания краски диоксида титана тогда купается в электрически проводящий жидкий содержащий мобильные ионы, названные электролитом.Когда фотоны легкой забастовки эти клетки, они возбуждают электроны в краске. Эти энергичные электроны немедленно прыгают к частицам диоксида титана и затем к электроду, где они входят в электрическую схему для обеспечения энергии.
Это оставляет электронные вакансии в молекулах краски, которые заполнены менее возбужденными электронами от электролита, в свою очередь пополненными электронами от встречного электрода.Стандартные жидкие электролиты способны бросать свои электроны к краске, но жидкости имеют другие проблемы. Они часто просачиваются из устройств и как правило содержат составы, разъедающие металлические электроды. Для обхождения этих трудностей исследователи развили твердые электролиты, не пропускающие или повреждающие другие компоненты.
К сожалению, эти материалы имеют тенденцию быть бедными электрическими проводниками, ограничение, сохранившее их эффективность к обыкновенным 6%.Исследователи из Северо-Западного университета в Эванстоне, Иллинойс, думали, что они могли добиться большего успеха.
Химик Меркоури Канацидис знал, что ученые из IBM и в другом месте развивали хорошие твердые электрические полупроводники в течение многих лет. Таким образом, он объединился с Северо-западным коллегой Робертом П. Х. Чангом, материаловедом, для попытки одного из этих составов, пронзенной фтором смеси цезия, олова и йода.
Они растворили состав в органическом растворе и вылили его по покрытым краской частицам диоксида титана в DSSC. Они тогда позволяют раствору испариться, позволяя комбинации цезиевого йода олова кристаллизовать.
Как исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе, эффективность их устройства была выше 10%, часто рассматриваемых как минимальная оценка для коммерческого успеха.Маллоук предостерегает, что новая работа, вероятно, не преобразует рынок для солнечных батарей быстро.
Но новые твердые клетки краски являются своего рода гибридом между стандартными солнечными батареями и жидкими клетками краски. И это, он говорит, могло открыть новые пути для того, чтобы сделать солнечные устройства, которые являются дешевыми, эффективными, и длительными.