Sensibilització de colorants de cèl·lules solars flexibles

Ja als anys 1970, la gent esperava desenvolupar noves cèl·lules solars simulant la fotosíntesi. En aquell moment, la gent embolicava una capa de colorant de clorofil·la a la superfície del material de cristall semiconductor diòxid de titani (TiO2). Tot i que es va proposar el concepte de cèl·lula solar sensibilitzada amb colorants (DSC), a causa de la dificultat del transport d'electrons a la clorofil·la, l'eficiència de conversió va ser només del 0,01 per cent.
No va ser fins al 1991 que el químic suís Michael Gratzel va utilitzar la nanotecnologia per promoure el desenvolupament substantiu de bateries sensibilitzades amb colorants. Gratzel substitueix les grans partícules de cristalls de TiO2 per petites partícules de TiO2 esponjós amb un diàmetre de 20 nm. La capa exterior està recoberta amb una fina capa de colorant, formant una pel·lícula òptica transparent de 10 um de gruix. La primera bateria sensibilitzada amb colorants fabricada ha aconseguit una eficiència de conversió del 7,1 per cent i una densitat de corrent de 12 mA/cm ^ 2. Avui, el rècord mundial d'eficiència de conversió de bateries sensibilitzades amb colorants és de l'11 per cent.
A l'estructura d'una cèl·lula sensibilitzada com a combustible, els fotosensibilitzadors estan recoberts a la superfície de les partícules de TiO2 mitjançant grups funcionals de carboxil (- COOH), àcid fosfòric (- PO3H2) o àcid bòric - B (OH) 2 per formar un complex de transferència de càrrega. . A continuació, es submergeixen en una solució de mediador redox, amb substrats de vidre i metall TCO que serveixen com a càtodes i ànodes, respectivament. El fotosensibilitzador absorbeix la llum emesa i els electrons en So en l'estat fonamental s'exciten a l'estat d'alta energia S *. Dins de fs a ps, els electrons del fotosensibilitzador entren a la banda de conducció de TiO2. El fotosensibilitzador perd electrons, s'oxida i es converteix en S plus . El mediador redox obté electrons de l'ànode metàl·lic i després proporciona electrons al fotosensibilitzador per reduir-los. Els electrons lliures de la banda de conducció de So. El TiO2 torna a l'ànode metàl·lic a través del càtode i el circuit TCO. Es forma un corrent entre els dos elèctrodes per impulsar la càrrega del circuit.
Notes sobre cèl·lules solars flexibles
El març de 2016, el meu científic va desenvolupar un nou tipus de cèl·lula solar flexible, que els experts creuen que s'utilitzarà per desenvolupar cèl·lules solars intel·ligents amb control de temperatura i cèl·lules solars portàtils.