211service.com
Billig farve-sensibiliseret solcelle bevæger sig mod kommercialisering
Letfremstillede solceller, der fanger lys med farvestoffer, har vundet en imponerende række af videnskabelige priser, bl.a. Millennium teknologiprisen i 2010. Alligevel har de haft ringe kommerciel indflydelse siden deres opfindelse i 1988.
Et nyt design rapporteret af forskere fra Northwestern University i sidste uge kunne ændre det og levere en enhed, der eliminerer den farvefølsomme solcelles iboende ansvar: dens lækagetilbøjelige og ætsende flydende elektrolyt.
I modsætning til tyndfilms- og siliciumpaneler kan farvestofbaserede paneler fremstilles i billige rulle-til-rulle-processer, der ligner trykning. Så selvom de er mindre effektive end siliciumsolceller, kan de vise sig at være omkostningseffektive.
Den nordvestlige udvikling er blot den seneste i en række af fremskridt inden for hvad Michael McGehee , direktør for Stanford University's Center for Advanced Molecular Photovoltaics, for nylig døbt en renæssance i farvestofsensibiliserede celler . Nylige fremskridt på området kunne endelig forvandle disse elegante videnskabelige kuriositeter til praktiske energigenererende enheder.
I en farvefølsom solcelle exciterer indkommende lys et porøst lag af titaniumdioxid belagt med et farvestof, hvilket genererer negative og positive ladninger. De negative ladninger - exciterede elektroner - strømmer ud af cellen gennem titaniumdioxiden, mens positive ladninger strømmer ind i en flydende elektrolyt. Som med elektrolytfyldte alkaliske batterier er lækage en altid tilstedeværende fare, især i solpaneler, der er udsat for ekstrem vejrlig. Elektrolytter opvarmet til 80° C (på en tagterrasse, for eksempel) kan udvide sig og bryde panelets forsegling. Farvecellernes jodbaserede elektrolyt er også ætsende nok til at æde gennem selv rustbestandige metaller som aluminium og rustfrit stål.
Northwestern University kemiker Mercouri Kanatzidis , materialeforsker Robert Chang , og to kandidatstuderende erstattede farvecellernes flydende elektrolyt med en fast jod-baseret halvleder. Mens tidligere solid-state-design har reduceret udgangseffekten af farveceller, øger det nordvestlige design faktisk ydeevnen, siger forskerne, fordi cæsium-tin-jod-halvlederen, der erstatter den flydende elektrolyt, også absorberer lys. Vores materiale absorberer faktisk mere lys end selve farvestoffet, siger Kanatzidis.
I en rapport i Natur I sidste uge hævder Northwestern-teamet, at deres celle konverterer 10,2 procent af det indkommende lys til elektricitet – langt højere end effektiviteten på 7 procent af de bedste eksisterende faststoffarveceller. Sean Shaheen , en ekspert i organisk solcelleanlæg ved Denver University, siger, at Northwestern-cellens effektivitet ville være tættere på 8 procent under standardmåleforhold. Men Shaheen siger, at det stadig er en vigtig udvikling for farveceller.
Kanatzidis siger, at det kunne være muligt at kommercialisere designet, hvis effektiviteten af cellerne kan skubbes over 11 procent. Det er lavere end effektiviteten på 12 til 16 procent af kommercielle tyndfilmssolpaneler og langt under effektiviteten af siliciumpaneler. Men omkostningerne ved at fremstille farvestofbaserede celler bør også være lavere.
australsk solcelleudvikler Dyesol søger at udnytte lavprisbehandling til at kommercialisere konventionel farvestof-solteknologi - flydende elektrolyt inkluderet. Dets strategi er at integrere farvestofbaseret solenergi i byggematerialer såsom højhuse i glas og ståltagplader. I marts installerede Dyesols sydkoreanske joint venture-partner, Timo Technology, glaspaneler på en bygning i Seoul. Og Dyesol samarbejder med Indiens Tata Steel for at udvikle farvestof-sol-coated ståltagbeklædning.
Damion Milliken, Dyesols forsknings- og udviklingschef, insisterer på, at flydende elektrolytter kan indeholdes. Dyesol og andre har produceret enheder med fremragende langtidsstabilitet, som har været udsat for accelererede tests svarende til 25 års levetid og længere, siger Milliken. Teknologien er kommercielt levedygtig.