Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Классическая конструкция СФЭ на красителях
Рисунок 2 - Нанесение частиц TiО2 и
красителя на сетку
Рисунок 3 - Изображение СФЭ на красителе с гибким титановым электродом
Рисунок 4 - а) фото сеточного электрода; b) СЭМ изображения сетки до отжига; c)и d)готовый электрод

Прощай, прозрачный окисел!

Ключевые слова:  диоксид титана, краситель, фотоэлемент

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

19 июня 2011

Обычно в солнечных фотоэлементах на красителях используется мезопористый диоксид титана, покрытый красителем и находящийся в электролите. В качестве прозрачного электрода используют тонкие неорганические пленки оксидов индия и олова (indium tin oxide, ITO), допированного фтором оксида олова (fluorine doped tin oxide, FTO), или допированного оксида цинка (zinc oxide). Поглотившие фотон молекулы красителя инжектируют электроны в наночастицы диоксида титана, которые затем передаются во внешнюю электрическую цепь (см.рис.1). Молекула красителя с потерей электрона окисляется. Электролит с ионами йода восстанавливает окисленные молекулы красителя. Восстановление молекулы красителя в первоначальное состояние происходит путём получение электрона от йодид-иона, превращая его в молекулу йода, которая в свою очередь диффундирует к противоположному электроду, получает от него электрон и снова становится йодид-ионом [1]:

ITO не обладает той гибкостью, которая бы позволила использовать солнечные фотоэлементы на красителях на поверхности произвольной формы. К тому же, нанесение пленки ITO требует вакуума и достаточно дорого. Хорошей альтернативой прозрачным электродам из ITO может стать гибкий электрод из тонкой сетки из нержавеющей стали и частиц TiO2, как предлагают ученые из Kyushu Institute of Technology. Сетку из нержавеющей стали предварительно выдерживают при температуре 500 С, затем опускают в раствор TiO2, после чего снова выдерживают при температуре 500 С. Наконец, электрод охлаждают до 100 С и опускают в краситель на некоторое время (рис.2). Сеточная структура способствует большей гибкости фотоэлемента. Кроме этого, излучение, падая на сетку, будет многократно отражаться от ее стенок, а значит, существует вероятность того, что большая часть солнечного излучения поглотится. На рис.3,4 показано СЭМ изображение гибкого титанового электрода. В качестве подложки используют PET( polyethylene terephthalate), затем идет сетка с частицами диоксида титана и красителя, электролит, и слой Ti и Pt в качестве второго электрода [2].

Список использованных источников

1. http://eprints.ptar.uitm.edu.my/2344/1/IZDIHAR_BINTI_ISKANDAR_10_24.pdf

2. http://spie.org/x47760.xml?ArticleID=x47760#B3




Комментарии
Павел, если бы я был главным редактором - я бы сделал Вас реально ответственным за колонку юмора!

Ваша заметка радостно напомнила мне далекое детство, когда мне рассказали как большие дяди в секретном (тогда) институте сделали большую ванну для соляной кислоты из нержавеющей стали. А потом долго возмущались - как же, она же нержавеющая!

Много соляной кислоты утекло с тех пор, но все возвращается на круги своя....

Ну ладно там ученые чего-то публикуют...
(у них это профессиональный долг и обязанность, иначе создастся впечатление, что они не делают совсем ничего нужного)

Перепубликовывать это вдвойне (нет во много-много раз!) забавнее.

Конечно, может бесценна идея, и они потом заменят сетку на что-то более стабильное (или даже лучше - они, практичные японцы, сделали реально с чем-то другим, а опубликовали с нержавеющей сталью, чтобы никто не заподозрил их в реалистичности и не стал работать в данном направлении!)

Спасибо Вам еще раз за приобщение к чистому незамутненному разуму!
Chutko Vladimir, 20 июня 2011 07:02 
О боги! Все возвращается на круги своя. только вращаются круги сии... 40 лет назад была проблема замены химических технологий осаждения ITO пленок на вакуумные, как более дешевые, экологически чистые, и воспроизводимые. Проблема решена. ITO и на гибкие подложки осаждается без особых проблем. На рулоны. Теперь, значит, сетки - опять кислоты, ванны, температуры, красители... Все это опять нужно куда-то сливать, персонал как-то защищать... Ну, дай Бог. Мне ITO порядком надоело за те 40 лет, сколько я им занимаюсь.

"Кроме этого, излучение, падая на сетку, будет многократно отражаться от ее стенок, а значит, существует вероятность того, что большая часть солнечного излучения поглотится." Существует 100% вероятность, что сетка сама по себе будет экранировать то, что под ней, от солнечного излучения (судя по фотографии, процентов на 60, как минимум), и огромная вероятность того, что излучение, попадая на сетку, будет частично поглощаться ей самой, а остальное будет просто рассеиваться, главным образом, назад.

Но частицы диоксида титана наносятся же на саму сетку,
а краситель на диоксид титана, поэтому все равно какая
то доля (как Вы говорите 40%) будет поглощаться. хотя
мне кажется, этот процент выше. А что касается
экранирования остальной части, да, то, что под самой
сеткой может и будет экранировано, но есть же доступные
солнечному излучению части сетки сверху и по бокам ее
прутьев. на рис.2 внизу почему-то сетка полностью
скрыта в диоксиде титана, на рис.3, честно говоря, я
затрудняюсь ответить о степени покрытия сетки
диоксидом. на рис. 4 явно видно, что сетка покрыта
тонким слоем диоксида, и уж совсем не погружена в него,
как на рис.2
В батарее (не юмористической, конечно) должно быть два (2) электрода. Один старались делать прозрачным. В этом контексте (целой батарейки) можно поподробнее, как хорошо будет проникать свет через "чудесную сеточку", показанную на рисуночках.
Электрода два (2), с этим никто не спорит. А вот что,
свет обязательно должен попасть на второй
электрод? Чудесная сеточка не помешает процессу
поглощения фотона красителем, второй электрод, как Вы
прекрасно знаете, ничего и не собирается поглощать. Свет
поглощается красителем и потом электрончик спокойно
переходит к частицам диоксида титана, затем в
электролит и потом ко второму электроду.
To есть генерируются электроны и дырки, которые потом целеустремленно мигрируют куда надо (через сетки, итд, несмотря на все проблемы описанные для таких систем)?
ну почему через сетки? мигрируют по своему
материалу, по красителю и диоксиду титана, что им
обязательно лезть в эту сетку?
Миграция носителей заряда без рекомбинации (и прочей деструкции) - один из критических параметров для подобных систем, и ее стараются минимизировать до сотен, даже десятков нм (в фотохимических системах). А тут миграция "вокруг другого электрода"...
Разрешите мне завершить на этом дискуссию, еще раз упомянув свое мнение, что Вы очень плохо понимаете суть того, что публикуете (например, главная идея здесь, скорее всего, была конструкция батареи, которую Вы и не привели...), и это клинически-печально
Зато с названиями - полный научпоп!
.
Как экранировать? Наверное это может быть, если волны света гасят друг друга при наложении/встречи. А могут усилить?
Вдадимир Чутко имеет ввиду, что та часть красителя,
которая нанесена на тыльную сторону прутьев сетки не
активна, т.е. на нее не будет попадать излучение.
Chutko Vladimir, 21 июня 2011 03:11 
А интенсивность облучения пропорциональна косинусу угла падения. Т.е. для потока частиц цилиндр как приемник будет работать точно так же, как его поперечное сечение. Или я не прав в данном случае? Плюс затенение в углах сетки.
Chutko Vladimir, 21 июня 2011 02:57 
Ну, не знаю... Трудно что-то сказать по паре абзацев... Хорошо бы посмотреть результаты сравнительных испытаний традиционного ITO и этой сетки.

Еще вопрос. ITO имеет высокую механическую прочность и климатическую стойкость. Запыленную поверхность ITO можно неоднократно протирать. Эта же сетка, на мой взгляд, будет концентратором грязи. Значит, нужно чем-то защищать. Заламинировать? Как это повлияет на ее работу?
Уважаемые пользователи портала Нанометр!
У меня к Вам вопрос следующего содержания.
Кто что может посоветовать в качестве чертежа для выпускной
работы бакалавра по теме солнечных батарей. Буквально за 4
дня до защиты зав.кафедрой объявил, что нужен чертеж, даже
если работа не экспериментальная, а в ней тольк
отеоретической исследование. ДАже ума не приложу, что там
можно начертить. Кто-то посоветовал оптический столик. Но
при чем тут столик?
Спасибо!
Вариант - начертить фотоэлемент, но это просто смешно! Я
такого нигде не видел!!Есть схематические изображения, но
не чертежи с размерами и пр.деталировкой
никто не чертит солнечные батареи!!
Юный максималист, 22 июня 2011 01:52 
А какой тип солнечной батареи?
В чертеж может входить не только устройство активной
части, но и всего изделия в том виде, в котором оно
пойдет покупателю.
Да, Павел Геннадиевич...
Можно понять как Ваши проблемы, так и проблемы/любовь администрации по отношению к Вам.
Если есть продукт/изделие (солнечный элемент/солнечная батарея), производимый по какому-либо технологическому процессу, то должны существовать (и активно/старательно рисоваться/чертиться студентами/дипломниками) его схемы/чертежи - по крайней мере корпусировки, вот хотя бы.
Вдобавок существуют электротехнические схемы интерфейсов солнечных батарей с элементами накопления энергии и сетью (которые часто имеют стоимость сравнимую с самим элементом). Вот например или вот.
Спасибо Артем и Владимир Владимирович!
Батарея органическая P3HT:PCBM.
А администрация любит всех студентов, поэтому чертить
нужно каждому.
Единственное, что меня очень сильно смущает в
предложенных Владимиром Владимировичем чертежах -
корпусировка для монокристаллической кремниевой
батареи, значит не гибкой. Можно ли использовать эту
корпусировку для органической гибкой? Допустим, эту
корпусировку используют во время эксперимента с
солнечной батареей.
Можно задать такой вопрос? На разрезе
www.pvsolarchina.com/180watt-solar-panel- 180watt-poly-crystalline-solar-
panel.html , судя по их
обозначеним, батарея
показана внизу (там, где 1.5 мм). Но при чем здесь
тогда паз вверху (где не указан его размер)?
или в этот паз вставляется батарея? судя по
размерам и основному виду, то да, но как же она
будет висеть воздухе?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Латексные сферы на подложке.
Латексные сферы на подложке.

Интервью с участниками, авторами задач и организаторами XIII Олимпиады
Предлагаем ознакомиться с подборкой видеороликов - миниинтервью, взятых в течение очного тура XIII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" (25 - 30 марта 2019 года).

Неделя Олега Лосева
Портал RSCI.RU и инициаторы проведения "Недель Олега Лосева" приглашают все вузы и факультеты физико-технологического и радиоэлектронного профиля к участию в первой Неделе Олега Лосева в Рунете, посвященной Олегу Владимировичу Лосеву - признанному пионеру полупроводниковой электроники и оптоэлектроники.

Магистратура Московского университета по химической технологии
Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет о приеме в магистратуру "Химическая технология" для подготовки специалистов в области полимерных композиционных материалов, углеродных материалов, защитных покрытий.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.