Billiga färgämnen sensibiliserade solceller går mot kommersialisering



hur man testar smärttolerans hemma

Lätttillverkade solceller som fångar ljus med färgämnen har fått en rad imponerande vetenskapliga utmärkelser, inklusive Millennium Technology Prize 2010. Ändå har de haft liten kommersiell inverkan sedan deras uppfinning 1988.

En ny design som rapporterades av forskare vid Northwestern University förra veckan skulle kunna ändra det och leverera en enhet som eliminerar den färgsensibiliserade solcellens inneboende ansvar: dess läckagebenägna och frätande flytande elektrolyt.





Till skillnad från tunnfilms- och silikonpaneler kan färgämnesbaserade paneler produceras i billiga rull-till-rulle-processer som liknar tryckning. Så även om de är mindre effektiva än kiselsolceller kan de visa sig vara kostnadseffektiva.

Den nordvästra utvecklingen är bara den senaste i en rad framsteg inom vad Michael McGehee , chef för Stanford Universitys Center for Advanced Molecular Photovoltaics, nyligen kallad a renässans i färgämnessensibiliserade celler . De senaste framstegen inom området kan äntligen förvandla dessa eleganta vetenskapliga kuriosa till praktiska energigenererande enheter.

I en färgsensibiliserad solcell exciterar inkommande ljus ett poröst lager av titandioxid belagt med ett färgämne, vilket genererar negativa och positiva laddningar. De negativa laddningarna - exciterade elektroner - strömmar ut ur cellen genom titandioxiden, medan positiva laddningar strömmar in i en flytande elektrolyt. Liksom med elektrolytfyllda alkaliska batterier är läckage en ständigt närvarande fara, särskilt i solpaneler som utsätts för extrem väderlek. Elektrolyter uppvärmda till 80°C (till exempel på ett tak) kan expandera och bryta panelens tätning. Färgcellernas jodbaserade elektrolyt är också tillräckligt frätande för att äta igenom även rostbeständiga metaller som aluminium och rostfritt stål.



ny teknik kommer ut 2021

Northwestern University kemist Mercouri Kanatzidis , materialvetare Robert Chang , och två doktorander ersatte färgcellernas flytande elektrolyt med en fast jodbaserad halvledare. Medan tidigare solid-state-designer har minskat uteffekten av färgceller, ökar den nordvästra designen faktiskt prestanda, säger forskarna, eftersom cesium-tenn-jod-halvledaren som ersätter den flytande elektrolyten också absorberar ljus. Vårt material absorberar faktiskt mer ljus än själva färgen, säger Kanatzidis.

I en rapport i Natur förra veckan hävdade Northwestern-teamet att dess cell omvandlar 10,2 procent av inkommande ljus till elektricitet – mycket högre än effektiviteten på 7 procent för de bästa befintliga solid-state färgcellerna. Sean Shaheen , en expert på organiska solceller vid Denver University, säger att Northwestern-cellens effektivitet skulle vara närmare 8 procent under standardmätningsförhållanden. Men Shaheen säger att det fortfarande är en viktig utveckling för färgceller.

Kanatzidis säger att det skulle kunna vara möjligt att kommersialisera designen om effektiviteten hos cellerna kan pressas över 11 procent. Det är lägre än effektiviteten på 12 till 16 procent för kommersiella tunnfilmssolpaneler och långt under effektiviteten för kiselpaneler. Men kostnaden för att tillverka färgämnesbaserade celler bör också vara lägre.

noll massa vatten avslöjat

Australisk solenergiutvecklare Dyesol strävar efter att utnyttja lågkostnadsbearbetning för att kommersialisera konventionell färgämnes-solteknik – flytande elektrolyt ingår. Dess strategi är att integrera färgbaserad solenergi i byggmaterial som höghuspaneler av glas och takplåt av stål. I mars installerade Dyesols sydkoreanska joint venture-partner, Timo Technology, glaspaneler på en byggnad i Seoul. Och Dyesol samarbetar med Indiens Tata Steel för att utveckla färg-solbelagda ståltak.

Damion Milliken, Dyesols forsknings- och utvecklingschef, insisterar på att flytande elektrolyter kan innehållas. Dyesol och andra har producerat enheter med utmärkt långtidsstabilitet som har utsatts för accelererade tester motsvarande 25 års livslängd och längre, säger Milliken. Tekniken är kommersiellt gångbar.

Dölj

Faktisk Teknik

Kategori

Okategoriserad

Teknologi

Bioteknik

Teknisk Policy

Klimatförändring

Människor Och Teknik

Silicon Valley

Datoranvändning

Mit News Tidningen

Artificiell Intelligens

Plats

Smarta Städer

Blockchain

Huvudartikel

Alumnprofil

Alumnikoppling

Mit News-Funktion

1865

Min Syn

77 Mass Ave

Möt Författaren

Profiler I Generositet

Ses På Campus

Alumnbrev

Nyheter

Tidningen Mit News

Val 2020

Med Index

Under Kupolen

Brandslang

Oändliga Berättelser

Pandemic Technology Project

Från Presidenten

Cover Story

Fotogalleri

Rekommenderas