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

 

О правильной ориентации
О правильной ориентации

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.