Jesteś w: NAUKA
Pozostałe działy:

Przełom z udziałem kobaltu

Naukowcy z Uniwersytetu w Bazylei wynaleźli metodę dzięki, której jod w barwnikowych ogniwach słonecznych ( BOS, z ang. DSSC)  opartych na kompleksach miedzi ( zwanych tez ogniwami Grätzela) został zastąpiony tańszym i  znacznie liczniej występującym w przyrodzie kobaltem.

 Taka zamiana powinna zapewnić zrównoważoną przyszłość DSSC, ponieważ ich produkcja nie będzie już dłużej zależna od stosunkowo rzadkiego pierwiastku. „Jod jest rzadkim pierwiastkiem, na chwilę obecną około 450 cząsteczek na miliard , podczas gdy kobaltu jest 50 razy więcej" ,wyjaśnił w komunikacie prasowym dowodząca projektem- Biljana Bozic-Weber. Jednak bardziej istotne niż poprawa trwałości produkcyjnej ogniw, może okazać się wydłużenie ich żywotności ( do czego powinna się przyczynić wymiana jodu na kobalt w ogniwach), za którą DSSC dotąd były krytykowane.

W typowych  barwnikowych ogniwach słonecznych miedź reagująca  z jodem w elektrolicie tworzy jodek miedzi degradujący DSSC. Kobalt ma więc znaczącą przewagę nad jodem dzięki usunięciu jednego z długofalowych procesów degradacji, dzięki czemu poprawia trwałość ogniw DSSC.Badania opublikowane w czasopiśmie Chemical Communications dowodzą ,że naukowcom po raz pierwszy udało się połączyć barwniki na bazie miedzi i kobaltowy elektrolit w ogniwach DSSC, a co najważniejsze udało się tego dokonać bez straty ich wydajności.

 Badania nad DSSC posłużyły więc jako swego rodzaju jako wskazówka jak można wykorzystywać nanomateriały w fotowoltaice. Dzięki tej nowej technologii wyprodukowano fotowoltaiczne ogniwo, które jest stosunkowo tanie w porównaniu z jego silikonową kuzynką. Jednak ta technologia ma też swoje minusy, jednym z najistotniejszych z nich jest fakt iż przy jej pomocy nie można uzyskać takiego samego poziomu efektywności konwersji energii jak w przypadku ogniwach silikonowych.

Jak wyjaśnił jeden z współtwórców tej technologii, Michael Grätzel DSSC nie musi bezpośrednio konkurować z silikonowymi ogniwami gdyż jest wiele niszowych aplikacji gdzie może znaleźć zastosowanie. Już jakiś czas temu dla naukowców było oczywiste, że wysoka efektywność DSSC, które po raz pierwszy pojawiły się w 1991, a trafiły na rynek dopiero w 2009, jest o krok od stania się realną alternatywą dla komercyjnej fotowoltaiki. Niedługo potem naukowcy donosili o półprzewodnikowym  barwnikowym ogniwie słonecznym, które dorównywało ogniwu Grätzela. Jeden z naukowców biorących udział w projekcie, Mercouri Kanatzidis, elokwentnie wyjaśnił na jakim etapie są badania nad rozwojem DSSC:„Ogniwo Grtäzela jest swego rodzaju konceptem żarówki  i jeszcze  długa droga zanim koncept ten stanie się realnym tworem z drutem wolframowym czy materiałem węglowym.”

Naukowcy z Uniwersytetu w Bazylei przyznają, że wyniki ich badań są dalekie od zmiany komercyjnego położenia DSSC. Jednak jeśli ich długoterminowe cele zostaną osiągnięte, kwestia stosunkowo niskiej efektywności konwersji energii może ulec częściowej poprawie. Poprawa ta może zostać osiągnięta dzięki zupełnie nowemu podejściu zwanemu „ Systemem Inżynierii Molekularnej”, który polega na zintegrowaniu i zoptymalizowaniu wszystkich komponentów materiałowych i cząsteczkowych tak jak to ma miejsce w technologii DSSC w celu wspięcia się na nowe poziomy efektywności.

Ed Constable, jeden z naukowców biorących udział w badaniach, powiedział: „Konsekwencją zmiany jakiegokolwiek komponentu tych ogniw jest konieczność zoptymalizowania wszystkich innych części” .

Źródło:

http://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/dyesensitized-solar-cells-produced-without-iodine