Dye Senzitizace Flexibilních Solárních článků

Již v roce 1970 lidé doufali, že vyvinou nové solární články simulací fotosyntézy. Tehdy lidé na povrch polovodičového krystalového materiálu oxidu titaničitého (TiO2) nabalili vrstvu chlorofylového barviva. Přestože byl navržen koncept dye sensitized solar cell (DSC), vzhledem k obtížnosti transportu elektronů v chlorofylu byla účinnost konverze pouze 0,01 procenta.
Až v roce 1991 švýcarský chemik Michael Gratzel použil nanotechnologii k podpoře podstatného vývoje baterií citlivých na barvivo. Gratzel nahrazuje velké částice krystalů TiO2 malými částicemi houbovitého TiO2 o průměru 20 nm. Vnější vrstva je potažena tenkou vrstvou barviva, která tvoří 10 um tlustý optický průhledný film. První vyrobená baterie citlivá na barvivo dosáhla účinnosti konverze 7,1 procenta a proudové hustoty 12 mA/cm^ 2. Dnes je světový rekord v účinnosti přeměny baterií citlivých na barvivo 11 procent.
Ve struktuře palivově senzibilizovaného článku jsou fotosenzibilizátory potaženy na povrchu částic TiO2 prostřednictvím funkčních skupin karboxylu (-COOH), kyseliny fosforečné (-PO3H2) nebo kyseliny borité – B (OH) 2 za vzniku komplexu přenosu náboje. . Poté jsou ponořeny do roztoku redoxního mediátoru, přičemž skleněné a kovové substráty TCO slouží jako katody a anody. Fotosenzitizér absorbuje emitované světlo a elektrony v So v základním stavu jsou excitovány do vysokoenergetického stavu S *. V rozmezí fs až ps vstupují elektrony ve fotosenzitizéru do vodivého pásma TiO2. Fotosenzibilizátor ztrácí elektrony, oxiduje se a stává se S plus . Redoxní mediátor získává elektrony z kovové anody a poté poskytuje elektrony fotosenzibilizátoru, aby je redukoval. Volné elektrony na vodivostním pásu So. TiO2 se vrací na kovovou anodu přes katodu a obvod TCO. Mezi dvěma elektrodami se vytváří proud, který pohání zátěž v obvodu.
Poznámky k flexibilním solárním článkům
V březnu 2016 můj vědec vyvinul nový typ flexibilního solárního článku, o kterém se odborníci domnívají, že bude použit k vývoji inteligentních solárních článků s řízenou teplotou a nositelných solárních článků.