Joustavien aurinkokennojen väriaineherkistys

Jo 1970-luvulla ihmiset toivoivat voivansa kehittää uusia aurinkokennoja simuloimalla fotosynteesiä. Tuolloin puolijohdekidemateriaalin titaanidioksidin (TiO2) pinnalle käärittiin kerros klorofylliväriä. Vaikka väriaineherkistetyn aurinkokennon (DSC) konseptia ehdotettiin, klorofyllin elektronien kuljetuksen vaikeuden vuoksi muunnostehokkuus oli vain 0,01 prosenttia.
Vasta vuonna 1991 sveitsiläinen kemisti Michael Gratzel käytti nanoteknologiaa edistääkseen väriaineherkistettujen paristojen kehittämistä. Gratzel korvaa suuret TiO2-kiteiden hiukkaset pienillä sienimäisillä TiO2-hiukkasilla, joiden halkaisija on 20 nm. Ulompi kerros on päällystetty ohuella kerroksella väriainetta, joka muodostaa 10 um paksun optisen läpinäkyvän kalvon. Ensimmäisen väriaineherkistetyn akun muunnostehokkuus on 7,1 prosenttia ja virrantiheys 12 mA/cm ^ 2. Nykyään väriaineherkistettujen akkujen muunnostehokkuuden maailmanennätys on 11 prosenttia.
Polttoaineherkistetyn kennon rakenteessa valoherkistimet päällystetään TiO2-hiukkasten pinnalle karboksyylin (-COOH), fosforihapon (-PO3H2) tai boorihapon – B (OH) 2 funktionaalisten ryhmien kautta varauksensiirtokompleksin muodostamiseksi. . Sitten ne upotetaan redox-välittäjäliuokseen, jossa TCO-lasi- ja metallisubstraatit toimivat katodeina ja anodeina. Valoherkistäjä absorboi emittoitua valoa, ja perustilassa olevat So:ssa olevat elektronit virittyvät korkeaenergiseen tilaan S*. Fs:n ja ps:n välillä valoherkistäjässä olevat elektronit tulevat TiO2:n johtavuusalueelle. Valoherkistäjä menettää elektroneja, hapettuu ja siitä tulee S plus . Redox-välittäjä saa elektroneja metallianodista ja toimittaa sitten elektroneja valoherkistimelle niiden vähentämiseksi. Vapaat elektronit So:n johtavuuskaistalla. TiO2 palaa metallianodille TCO-katodin ja piirin kautta. Kahden elektrodin väliin muodostuu virta piirin kuorman ohjaamiseksi.
Huomautuksia joustavista aurinkokennoista
Maaliskuussa 2016 tutkijani kehitti uudentyyppisen joustavan aurinkokennon, jota asiantuntijoiden uskotaan käytettävän älykkäiden lämpötilaohjattujen aurinkokennojen ja puettavien aurinkokennojen kehittämiseen.