Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Структура солнечной батареи a) солнечная батарея на основе красителя и электролита, толщина около 10 мкм,
б) пилотная солнечная батарея Oxford Photovoltaics, толщина около 2 мкм. Подслой SnO2 нужен для того, чтобы избежать непосредственного контакта между Spiro-MeOTAD и FTO анодом.
Рисунок 2 - Схема восстановления красителя
Henry Snaith
Henry Snaith (на картинке вверху), главный технолог Oxford Photovoltaics, считает, что полупрозрачные твердотельные солнечные батареи их компании идеальны в качестве встроенного источника энергии.

Солнечные батареи на основе полупроводникового полимера

Ключевые слова:  краситель, органический полупроводник, солнечный фотоэлемент

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

24 мая 2011

Британская компания Oxford Photovoltaics наряду с другими компаниями планирует коммерциализировать солнечные фотоэлементы на основе красителей (dye-sensitized solar cells (DSSC)), сообщает журнал Photonics Technology Focus.

Ученые из университета Оксфорда, руководителем группы которых является Henry Snaith, модифицировали конструкцию солнечной батареи на основе красителя (еще их называют цветосенсибилизированными солнечными батареями или ячейками Гретцеля). На рисунке 1 слева представлена обычная конструкция цветосенсибилизированной солнечной батареи: два электрода и электролит. Один из электродов пористый (TiO2) и "пропитан" красителем для увеличения КПД. Когда краситель поглощает квант света, его электрон переходит в возбужденное состояние и за время порядка фемтосекунды (10-15с) переходит в зону проводимости мезопористого TiO2. Потеряв электрон, краситель окисляется (наблюдается недостаток электронов и он заряжен положительно), а электроны покидают фотоэлемент через анод FTO (Fluorine-doped tin oxide). Восстановление красителя происходит из йодсодержащего электролита за время порядка 1 мкс: отдавая электроны, красителю и тем самым восстанавливая его, ионы йода превращаются в молекулы йода и диффундируют к катоду, где они восстанавливаются электронами из внешней цепи. Такова обычная схема.

В чем же состоит идея британских исследователей (см. рис.1 справа)? Оксфордская группа ученых заменила жидкий электролит на органический полупроводник р-типа (рис.1). Это позволяет красителю отдать дырку непосредственно полупроводнику всего лишь за 1 пс (10-12с), что значительно быстрее окислительно-восстановительных процессов в электролите (1 мкс). Кроме того, TiO2 электрод заменили на электрод из оксида олова SnO2. Подвижность носителей заряда в SnO2 в 100 раз выше, чем подвижность носителей в TiO2, таким образом это может повысить КПД устройства до 20%.




Комментарии
Юный максималист, 24 мая 2011 19:14 
Павел, разве spiro-MEOTAD - это полимер???

Эту молекулу разработали еще в группе
Гретзеля в 2005-ом, по-моему.
Дорогая, правда, жутко (что ясно из ее
структуры). И, кстати, насчет проводимости p-
типа там большой вопрос, так как все ее
легируют орг. солями лития и сурьмы , и
проводимость тогда становится достаточной
(возрастает на несколько порядков).
Правда с затеканием этого spiro-MeOTADa в
мезопористый оксид проблемы большие.
Юный максималист, 24 мая 2011 19:17 
Я ошибся, не в 2005-ом, а в 1998-ом году.
Вот ссылка: http://photo...ure3951.pdf
вообще картинка из другой презентации, просто нужно было ее подредактировать и удалить spiro-MEOTAD. Мне показалось интересным изображение, сразу все ясно, что, откуда и куда транспортируется, вот я и использовал его.
Юный максималист, 24 мая 2011 23:05 
Понял. Тогда напиши, какой конкретно полимер
использовали и как его наносили, если не
сложно.
И еще - 20% - это именно КПД? И какая
долговечность этой батареи?
на сайте NAture http://www.n...011.67.html они пишут просто an organic p-type semiconductor и polymer hole transporter, не уточняют. Я заходил на оф.сайт исследовательской группы. Самое интересное, что эта статья идет у них просто в News, не в Research.
оказывается это все-таки spiro-MeOTAD http://www.p...search3.htm странно, почему его в Nature назвали polymer hole transporter. Вот я и спутал наверное.
Юный максималист, 24 мая 2011 23:23 
Ок, посмотрю завтра оригинал.
Еще, на твоей первой схеме - толщина батареи -
не нанометры, а микроны, наверно?
пора в отпуск да.
теперь насчет КПД. 20% они пока не достигли, но надеются каким-то чудом этого достичь. Вот что говорит сам Генри по этому поводу: "It is improvements such as these that Snaith hopes will take his cells up to efficiencies of 20% and beyond. Although his current cells have efficiencies of around 5% in an area of 0.25 cm х 0.25 cm, Snaith hopes to achieve the same efficiency from a much larger 10 cm х 10 cm module in the next 18 months"
Юный максималист, 24 мая 2011 23:26 
У них сенсибилизатор с короткими хвостиками из
полиэтиленгликоля, может, они перепутали?
даже не знаю, что то в nature намудрили. 2,2’7,7’-tetrakis( N, N-di-pmethoxypheny-amine)-9,9’-spirobiflu orene на сайте группы это spiro-MeOTAD.

Инет выдает 2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-p-dimethoxyphenyla mino)-9,9'-spirobifluorene

Formula C81H68N4O8

опечатка у них вышла с переносом.
Юный максималист, 24 мая 2011 23:37 
Да уж. Ну тогда и читать не будем.
Пусть получат эффективность 20% (а не 5%),
тогда и почитаем.
Davletov Ilnur, 25 мая 2011 14:26 
Пора и призадуматься, а-то за электричество
дерут двойной тариф...
А что "там" пыль пускают в глаза - какие "мы" хорошие ?
Реклама !!! ???

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

 

Хвостатые нанопирамидки
Хвостатые нанопирамидки

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Механизмы механо-бактерицидного действия наноструктурных поверхностей. Кубан и кубаноиды. Оптический гетеродин для измерения времени сверхкоротких импульсов. Трещать по швам правильно: однонаправленный разрыв метаматериала.

Завершается прием работ части конкурсов наноолимпиады
31 января завершается прием работ части конкурсов олимпиады "Нанотехнологии - прорв в будущее!"

В магистратуру - с наукой и без экзаменов: конкурс "Науке нужен ты!" для поступающих в магистратуру
Открыт прием заявок на конкурс «Науке нужен ты!», главный приз которого – поступление в магистратуру факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.