جعلت الأبحاث الحديثة الخلايا الشمسية الحساسة للصبغة أكثر كفاءة
تخيل أنك لن تضطر إلى إعادة شحن هاتفك الخلوي أو القارئ الإلكتروني أو الكمبيوتر اللوحي ، حيث يقول الباحثون إن الخلايا الشمسية التي طورتها يمكن أن تستخدم ضوءًا منتشرًا منخفض الكثافة موجودًا داخل المباني وخارجها في الأيام الملبدة بالغيوم ، ويمكن تحقيق كفاءة العمل. السجلات: قد تلد هذه البطاريات يومًا ما جهازًا يمكن أن يستمر في شحن بعض الأدوات دون الحاجة إلى توصيلها.
منتشر ضوء الشمس ليست جديدة، ولكن يعتمد على أفضل الخلية على أشباه الموصلات مكلفة 1991، المعهد الاتحادي السويسري للتكنولوجيا الصيدلي مايكل Graetzel اختراع ما يسمى خلية شمسية صبغية (أ DSSC). أدائها في ضوء خافت ويفضل، وأقل تكلفة من جهاز أشباه الموصلات القياسية، ولكن في ظروف مشمس، وأفضل DSSC فقط 14٪ من الطاقة ضوء الشمس إلى الطاقة الكهربائية، والخلايا الشمسية القياسية قد تصل إلى حوالي 24٪. هذا ويرجع ذلك أساسا الطاقة سريع جدا، حتى أن DSSC التعامل معها، ولكن عندما يكون وصول الطاقة بسرعة أبطأ، كما هو الحال في ضوء انخفاض غرفة كثافة، من خلال Graetzel وDSSC يمكن استيعابها 28٪ من الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية.
لا يزال لدى DSSC قطبين كهربائيين يجمعان الشحنات السالبة والإيجابية ، ولكن في الوسط ، لديهم موصل إلكتروني مختلف ، وعادة ما يكون مجموعة من جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) ، وليس فقط السيليكون ، ومع ذلك ، TiO2 ضعيف جدا ولتحقيق هذه الغاية ، قام الباحثون بطبقة هذه الجزيئات بجزيء صبغ عضوي يعمل كممتص ممتاز ، حيث تفرز الفوتونات الممتصة الإلكترونات والثقوب في هذه الجزيئات الصبغية ، تمامًا كما تفعل في السيليكون. تقوم الصبغة على الفور بتحويل الإلكترونات المستثارة إلى جزيئات TiO2 ، وتتحرك الإلكترونات بسرعة عبر الإلكترود الموجب ، وفي نفس الوقت يتم التخلص من الثقوب في سائل موصل يسمى بالكهرباء. تسلل وإدخال الأقطاب الكهربائية سالبة.
المشكلة مع DSSC هي أن التجاويف لا يمكن أن تمر بالكهرباء بسرعة كبيرة ، ونتيجة لذلك ، فإنها تتراكم في الغالب بالقرب من جسيمات الصبغة و TiO2 ، وإذا تحطمت الإلكترونات المثارة في النهاية ، فإنها تندمج وتولد حرارة بدلاً من الكهرباء.
لحل هذه المشكلة ، حاول الباحثون أن يجعلوا الإلكتروليت رقيقًا بحيث يمكن للثقوب أن تسافر إلى الوجهة دون أن تذهب بعيداً ، ومع ذلك ، فإن أي عيوب في هذه الطبقات قد تتسبب في خلل الجهاز وتدميره. الخلية الشمسية بأكملها - الآن ، اقترح Graetzel وزملاؤه حلًا محتملًا ، حيث صمموا مزيجًا من الصبغة وجزيءًا موصلاً للفتحة ، وهو يمكّنه من الالتفاف حول جزيئات TiO2 ، مما لا يخلق أي عيوب. الطبقة الضيقة ، وهذا يعني أن الثقب البطيء يتحرك بشكل أقل قبل الوصول إلى القطب السالب ، وقد ذكر الباحثون في مجلة جول أن الطبقة الضيقة تزيد من كفاءة الضوء المنتشر لـ DSSC إلى 32٪ - نظريا تقريبا. الحد الأقصى للقيمة.
