Сенсибилизированные красителем солнечные элементы (ДСК) преобразуют свет в электричество. Они состоят из полупроводника, на котором закреплен краситель.
Этот цветной комплекс поглощает свет и в процессе переноса электронов производит электрический ток. Электролиты действуют как переносчики электронов внутри ДСК.
Обычно электролитом служат йод и йодид. Химики Базельского университета теперь смогли успешно заменить обычную систему переноса электронов на основе йода в ДСК на основе меди на соединение кобальта. Тесты не показали потери производительности.
Замена йода значительно увеличивает устойчивость солнечных элементов: «Йод — редкий элемент, его содержание на Земле составляет всего 450 частей на миллиард, тогда как кобальта в 50 раз больше», — объясняет руководитель проекта доктор Бильяна Божич. -Вебер. Кроме того, эта замена также устраняет один из процессов длительного разложения, при котором соединения меди реагируют с электролитом с образованием йодида меди и, таким образом, улучшают долговременную стабильность DSC.Исследовательская группа, состоящая из профессоров химии из Базеля Эда Констебля и Кэтрин Хаукрофт, в настоящее время работает над оптимизацией характеристик ДСК на основе комплексов меди.
Ранее в 2012 году они показали, что очень редкий элемент рутений в солнечных элементах может быть заменен производными меди.Это первый отчет о ДСК, которые сочетают в себе красители на основе меди и кобальтовые электролиты и, таким образом, представляют собой важный шаг на пути к разработке стабильных солнечных элементов из меди, не содержащих йодида.
Однако необходимо решить многие аспекты эффективности, прежде чем можно будет начать коммерциализацию на любом другом рынке, кроме нишевых.Молекулярная системная инженерия«При замене любого компонента этих солнечных элементов, как следствие, необходимо оптимизировать все остальные части», — говорит Эд Констебл. Это часть нового подхода, получившего название «Разработка молекулярных систем», в котором все молекулярные и материальные компоненты системы могут быть интегрированы и оптимизированы для достижения новых уровней сложности в наноразмерном оборудовании. В этой публикации описывается технология электролита, красителя и полупроводника.
Этот подход к системной химии особенно подходит для разработки неорганических-биологических гибридов и является основой постоянного сотрудничества с Департаментом биосистемной инженерии ETH в Базеле (D-BSSE) и EMPA. Совместное предложение Базельского университета и D-BSSE о создании нового Национального центра компетенций в области исследований в этой области в настоящее время находится на заключительной стадии оценки.