Panouri solarePanourile solare fotovoltaice reprezintă în continuare o tehnologie scumpă. Celulele fotovoltaice cu pigmenţi şi cu electrolit pe bază de cobalt pot reprezenta o alternativă mai ieftină la soluţiile tradiţionale. Mai multe detalii, în continuare.

 

 

 

Aceste celule mai ieftine au în componenţa lor pigmenţi ce vor absorbi o mică parte din energia din lumina solară. În aceste celule se folosesc pigmenţi în loc de materiale semiconductoare pentru a capta lumina. Celulele fotovoltaice care folosesc tandemul celulă convenţională de tip n – celulă "inversă" de tip p pe bază de pigmenţi par să fie cele mai promiţătoare. Un studiu pe această temă a fost publicat în revista Angewandte Chemie, avându-i drept autori pe membrii unei echipe de cercetători din Australia şi Germania. În acel studiu au fost publicate rezultatele testelor în urma folosirii unui electrolit format din compuşi de cobalt drept semiconductor de tip p, rezultat care arată o creştere în eficienţă pentru semiconductorul de tip p.

 

Celule fotovoltaice. Functionare


Semiconductorul de tip n, din celulele convenţionale, este compus dintr-un un fotoanod, electrod pozitiv îmbrăcat cu un semiconductor de tip n, de pildă dioxidul de titan şi un pigment. Când lumina loveşte electrodul, moleculele pigmentului intră în excitaţie şi încep să elibereze electroni – sarcină negativă (de unde şi numele "de tip n"), "injectându-i" în conductorul de tip n. Un mediator redox, componenta electrolitului ce se mişcă liber între electrozi, regenerează pigmentul, realimentându-l cu electroni din electrodul opus. În celula de tip p, procesul este inversat: un pigment special şi un semiconductor de tip p sunt localizaţi pe un fotocatod. Pigmentul activat de lumină absoarbe electroni din banda de valenţă a semiconductorului de tip p, ca oxidul de nichel. Acesta transferă efectiv golurile ce trebuie umplute cu electroni – sarcinile pozitive, mai departe în semiconductorul p. Mediatorul redox transportă electronii din pigment şi îi cedează electrodului opus.



O abordare promiţătoare în ceea ce priveşte mărirea performanţei celulelor fotovoltaice constă în combinarea celor două celule de tip p şi n pentru a face o celulă de tip tandem. Totuşi, în ciuda unor progrese, performanţa celulelor de tip p întârzie semnificativ faţă de cele de tip n. O echipă internaţională de cercetători din cadrul Universităţii Monarh, Commonwealth Scientific şi Industrial Research Organization din Australia, ca şi din cadrul Universităţii din Ulm (Germania), au obţinut îmbunătăţiri considerabile în eficienţa celulelor de tip p folosind varietăţi de mediatori redox.

Cercetătorii, împreună cu Udo Bach şi Leone Spiccia, au înlocuit precedentul sistem cu iodură şi triiodură cu un compus pe bază de cobalt, tris(etilendiamina)cobalt(II)/(III), în care cobaltul poate comuta stările de oxidare +2 (Oxid de cobalt (II)) şi +3 (Oxid de cobalt (III)). Avantajul acestui sistem este potenţialul redox scăzut semnificativ. Ca urmare, circuitul galvanic deschis, un parametru critic pentru celulele solare, este dublat şi prezintă o forţă de conductivitate suficient de mare pentru a asigura regenerarea eficientă şi rapidă a pigmentului consumat. Aceste dispozitive ating o eficienţă a conversiei de energie de 1.3%, în timp ce sistemele de conversie dinainte obţineau un maxim de 0.41%. Celula cu pigmenţi de tip p cu mediator cobalt a oferit o performanţă promiţătoare în cazul luminii difuzate prezentă în zile înnorate.

Mai multe informaţii, aici.




Traducere de Bogdan Mihalcea după solar-cells-highly-efficient-p-type, cu acordul Phys.org.

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.