Делавшие чувствительным краской солнечные батареи (DSCs) преобразовывают свет к электричеству. Они состоят из полупроводника, на котором закреплена краска. Этот цветной комплекс поглощает свет, и посредством передачи электрона процесс производит электрический ток. Электролиты действуют как агенты переноса электронов в DSCs.
Обычно, йод и йодид служат электролитом. Химики в Базельском университете теперь были в состоянии успешно заменить обычную основанную на йоде систему переноса электронов в основанном на меди DSCs соединением кобальта. Тесты не показали потери в работе.
Замена йода значительно увеличивает устойчивость солнечных батарей: «Йод – редкий элемент, только представьте на уровне 450 частей за миллиард в Земле, тогда как кобальт в 50 раз более в изобилии», объясняет Чиновник Проекта доктор Билджана Бозик-Вебер. Кроме того, эта замена также удаляет один из долгосрочных процессов деградации, в которых медные комплексы реагируют с электролитом, чтобы сформировать медный йодид, и таким образом улучшает долгосрочную стабильность DSCs.Исследовательская группа вокруг Базельских преподавателей химии Эда Констебла и Кэтрин Хоюзкрофт в настоящее время работает над оптимизацией исполнения DSCs на основе медных комплексов. Они ранее показали в 2012, что очень редкий рутений элемента в солнечных батареях мог быть заменен медными производными.
Это – первое сообщение о DSCs, которые объединяют основанные на меди краски и электролиты кобальта, и таким образом представляет критический шаг к развитию стабильных медных солнечных батарей без йодидов. Однако много аспектов, касающихся эффективности, должны быть обращены, прежде чем коммерциализация может начаться в чем-либо кроме специализированных рынков.
Молекулярное системное проектирование«В изменении любого компонента этих солнечных батарей необходимо оптимизировать все другие части как следствие», говорит Эд Констебл. Это – часть нового подхода, который называют «Молекулярное Системное проектирование», в котором все молекулярные и материальные компоненты системы могут быть объединены и оптимизированы, чтобы приблизиться к новым уровням изощренности в наноразмерном оборудовании. В этой публикации все описана разработка электролита, краски и полупроводника.
Этот подход химии систем особенно подходит для разработки неорганическо-биологических гибридов и является основанием продолжающегося сотрудничества с Отделом ETH Разработки Биосистем в Базеле (D-BSSE) и EMPA. Совместное предложение Базельским университетом и D-BSSE для нового Национального Центра Компетентности в Исследовании в этой области в настоящее время находится в заключительных этапах оценки.