Nanoárboles para células solares sensibilizadas con colorante

Investigadores del Laboratorio de Ciencia y Tecnología Nano Aplicadas en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea, y del Laboratorio Térmico Láser en UC Berkeley, EE. UU., se han asociado para mejorar la eficiencia de las células solares sensibilizadas con colorante. Células solares sensibilizadas con colorante A finales de la década de 1960 se descubrió que los tintes orgánicos iluminados pueden generar electricidad en los electrodos de óxido de las celdas electroquímicas. En un esfuerzo por comprender y simular los procesos primarios de la fotosíntesis, el fenómeno se estudió en la Universidad de California en Berkeley con clorofila extraída de la espinaca (enfoque biomimético o biónico). Sobre la base de tales experimentos, en 1972 se demostró la generación de energía eléctrica a través del principio de célula solar de sensibilización por colorante (DSSC). ánodo sensibilizado y un electrolito, un sistema fotoelectroquímico. Las moléculas de tinte que se incorporan son de tamaño nanométrico, pero para capturar una cantidad razonable de la luz entrante, la capa de moléculas de tinte debe hacerse bastante gruesa, mucho más gruesa que las propias moléculas. Para abordar este problema, se utiliza un nanomaterial como andamio para contener un gran número de moléculas de tinte en una matriz 3-D, aumentando el número de moléculas para cualquier área de superficie determinada de la célula. Características El DSSC tiene varias características atractivas; es simple de fabricar utilizando técnicas convencionales de impresión en rollo, es semiflexible y semitransparente, lo que ofrece una variedad de usos no aplicables a los sistemas basados ​​en vidrio, y la mayoría de los materiales utilizados son de bajo costo. Aunque su eficiencia de conversión es menor que la de las mejores celdas de película delgada, en teoría su relación precio / rendimiento debería ser lo suficientemente buena como para permitirles competir con la generación eléctrica de combustibles fósiles. Actualmente, las células sensibilizadas por colorante pueden alcanzar aproximadamente el 11%, mientras que la célula de silicio tradicional normal supera el 15%. Técnica de ramificación En la naturaleza, los árboles tienen ramificaciones jerárquicas de varias generaciones para maximizar la captura de luz solar. Inspirados por este hecho, los investigadores han desarrollado un enfoque hidrotermal simple combinado con la eliminación de polímeros y la deposición de semillas para la síntesis de nanocables de ZnO (NW) que se asemejan a árboles diminutos con ramas largas para desarrollar células solares sensibilizadas con colorante eficientes. Principio Los investigadores afirman que la densidad de corriente de cortocircuito y la eficiencia general de conversión de luz son casi cuatro veces más altas que las células solares sensibilizadas con colorante fabricadas con ZnO NW ramificadas en comparación con los dispositivos basados ​​en ZnO NW de crecimiento vertical. El aumento de la eficiencia se debe al aumento del área de superficie para una mayor carga de colorante y recolección de luz y también a una menor recombinación de carga a través de la conducción directa a lo largo de las ramas cristalinas de ZnO. Las estructuras jerárquicas de nano árboles también serán útiles para dispositivos de almacenamiento de energía de alta capacidad y consumo de energía de alta eficiencia.