Bateriile solare de acest tip sunt promițătoare, deoarece sunt fabricate din materiale cu costuri reduse și nu necesită echipamente complicate în producție. Celulele au o structură simplă, constă din doi electrozi și un electrolit care conține iod. Un electrod constă dintr-un dioxid de titan foarte înalt poros (TiO2), depus pe un substrat transparent conductor electric. Un alt electrod este pur și simplu un substrat transparent conductor electric. Activitatea celulară este adesea comparată cu fotosinteza. Deoarece ambele procese utilizează o reacție de reducere a oxidării. care curge în electrolit. Eficiența conversiei energiei în celulă nu a atins încă nivelul celulelor solare de siliciu. În prezent, este de aproximativ 10%. Teoretic, este posibil să se atingă un nivel de 33%.
Principiul de funcționare
Lumina soarelui trece printr-un electrod conductiv din punct de vedere electric, saturat cu un colorant. unde este absorbit. Când colorantul absoarbe lumina, unul din electronii moleculei sale trece de la nivelul solului la starea excitată. Acest fenomen se numește "fotoexcitare". Electronul excitat se deplasează de la colorant la banda de conducere a TiO2. Tranziția este foarte rapidă; durează doar 10-15 secunde. În TiO2, electronul difuzează prin filmul TiO2, ajunge la electrodul de sticlă și apoi curge prin conductor în cel de-al doilea electrod. O moleculă de colorant cu o pierdere de electroni este oxidată. Refacerea moleculei de colorant în starea sa inițială are loc prin obținerea unui electron din ionul de iodură. transformându-l într-o moleculă de iod. care, la rândul său, difuzează la electrodul opus, primește de la el un electron și devine din nou un ion de iodură. Prin acest principiu, o baterie solară sensibilă la culoare transformă energia solară într-un curent electric care curge printr-un conductor extern.
Ca alternativă la fotoelektroenergetike tradiționale anorganice tsvetosensibilizirovannye baterii solare folosesc strat de particule încapsulată în combinație cu un lichid ionic cu conductivitate. Lichide ionice. care prezintă o eficiență ridicată de conversie cu ajutorul acestor noi celule solare, termic și chimic și sunt capabili să-și piardă eficiența. Cu toate acestea, cercetatorii de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Lausanne, Elveția) a reușit folosind ca noul lichid ionic stabil - 1-etil-3-metilimidazolintetratsianoborat (EMIB (CN) 4) a atins nivelul de eficiență de conversie a energiei de 7%, la nivelul de iluminare chiar după îmbătrânire termică sau lumină.
Pentru a confirma stabilitatea termică a cercetătorilor solare dispozitiv de celule supuse la încălzire la 80 ° C în întuneric timp de 1000 de ore chimice și, apoi, în lumină, la 60 ° C timp de 1000 de ore de la fel. După încălzire în întuneric și în lumina de 90% din randamentul inițial fotovoltaic reținut - prima dată o astfel de stabilitate termică excelentă a fost observată pentru electrolit lichid ionic cu o eficiență ridicată de conversie. Spre deosebire de celulele solare cu siliciu, a căror performanță scade odată cu creșterea temperaturii, tsvetosensibilizirovannye baterii solare experimenta doar o ușoară schimbare atunci când crește temperatura lor de la temperatura camerei până la 60 ° C
Celula bazată pe dioxid de titan (TiO2)
Celula bazată pe dioxid de titan
Tehnologia celulelor solare subțiri cu ajutorul TiO2. pe baza căruia este posibil să se producă baterii solare cu mult mai mari și mai ieftine pentru utilizarea pe piața masivă.