Senzibilizácia flexibilných solárnych článkov farbivom

Už v 1970 rokoch ľudia dúfali, že vyvinú nové solárne články simuláciou fotosyntézy. V tom čase ľudia na povrch polovodičového kryštálového materiálu oxid titaničitý (TiO2) nabaľovali vrstvu chlorofylového farbiva. Hoci bol navrhnutý koncept farbivo senzibilizovaného solárneho článku (DSC), v dôsledku ťažkostí s transportom elektrónov v chlorofyle bola účinnosť konverzie iba 0,01 percenta.
Až v roku 1991 švajčiarsky chemik Michael Gratzel použil nanotechnológiu na podporu podstatného vývoja batérií citlivých na farbivo. Gratzel nahrádza veľké častice kryštálov TiO2 malými časticami hubovitého TiO2 s priemerom 20 nm. Vonkajšia vrstva je potiahnutá tenkou vrstvou farbiva, čím sa vytvorí 10 um hrubý optický priehľadný film. Prvá vyrobená batéria senzibilizovaná farbivom dosiahla účinnosť konverzie 7,1 percenta a prúdovú hustotu 12 mA/cm2. Dnes je svetový rekord v účinnosti konverzie batérií citlivých na farbivo 11 percent.
V štruktúre palivovo senzibilizovaného článku sú fotosenzibilizátory potiahnuté na povrchu častíc TiO2 prostredníctvom funkčných skupín karboxylu (-COOH), kyseliny fosforečnej (-PO3H2) alebo kyseliny boritej – B (OH) 2 za vzniku komplexu prenosu náboja. . Potom sa ponoria do roztoku redoxného mediátora, pričom sklenené a kovové substráty TCO slúžia ako katódy a anódy. Fotosenzibilizátor absorbuje emitované svetlo a elektróny v So v základnom stave sú excitované do vysokoenergetického stavu S *. V rámci fs až ps vstupujú elektróny vo fotosenzibilizátore do vodivého pásma TiO2. Fotosenzibilizátor stráca elektróny, oxiduje sa a stáva sa S plus. Redoxný mediátor získava elektróny z kovovej anódy a potom poskytuje elektróny fotosenzibilizátoru na ich redukciu. Voľné elektróny vo vodivom pásme So. TiO2 sa vracia na kovovú anódu cez katódu a obvod TCO. Medzi dvoma elektródami sa vytvára prúd, ktorý poháňa záťaž v obvode.
Poznámky k flexibilným solárnym článkom
V marci 2016 môj vedec vyvinul nový typ flexibilného solárneho článku, o ktorom sa odborníci domnievajú, že by sa mal použiť na vývoj inteligentných solárnych článkov s regulovanou teplotou a nositeľných solárnych článkov.