Elektrontransport värvipõhistes päikesepatareides

Euroopa teadlased uurisid elektronide voolu orgaaniliste fototundlike värvide süsteemides ja titaaniumipõhistes ainetes. Teadustöö tulemused on eriti olulised ühe tulusa päikesepatarei klassi effektiivsuse tõstmiseks ning sel on potentsiaalselt lai rakendusala nanotehnoloogias ja puhta energia teaduses.

Värvile tundlikud päikesepatareid sõltuvad õhukese fototundliku värvi kihi ladestamisest elektrit juhtivale alusele, näiteks poorsele titaanoksiidi nanoosakestest kihile. Samal ajal kui värvile tundlikud päikesepatareid kujutavad endast lihtsat ja kulusäästlikku alternatiivi tavapärastele päikesepatareidele, on probleemid tõhususega olnud komistuskiviks laialdasemal rakendamisel, kirjutab Physorg.com.

Euroopa teadlased viisid nüüd läbi detailse analüüsi kolme uudse metallivaba orgaanilise värvi fotokäitumisest. Täpsemalt, nad uurisid värve lahuses ja üheksal erinevat vormi titaaniumiga töödeldud mesopoorsel (2–50 nanomeetrise läbimõõduga pooridega) ainel nii titaaniumoksiidi nanoosakeste olemasolul kui ka puudumisel.

Vabade värvide uurimine lahuses näitas laengu ülekandekompleksi oleku tähtsust värvi fotokäitumisel ja lahuse rolli tõhususes. Edasine värvi uurimine tavapäraselt kasutatava titaaniumoksiidi nanoosakeste olemasolul illustreeris olulist elektrondünaamikat femtosekundi (10⁻¹⁵ sekundit)skaalas, andes teadmisi tõhusa laengu eristamise ja päikesepatareide teostusvõime kohta.

Ühemõõtmelise ülesehitusega titaanist nanotorusid uuriti ja võrreldi samuti titaanoksiidi nanoosakestega ning tulemusena tuvastati sarnase elektrondünaamika esinemine. Lõpuks hinnati mesopoorseid titaaniga töödeldud kvartssõelu. Ehkki aines endas vaadeldi paljulubavat elektrondünaamikat, olid tulemuseks saadud päikesepatareid väiksema sooritusvõimega, kuna värvi laadimise tõhusus vähenes ja elektrontransport muutus piiratuks.

Nanosoli teadlased iseloomustesid tõhusalt vastastiktoimet titaanipõhiste ainetega tähtsa orgaaniliste värvide klassi abil, keskendudes päikesepatareide effektiivsusele. Teadustöö tulemused peaksid olema kasulikud tõhusamate värvile tundlike päikesepatareide kavandamisel tulevikus. Seega oleks võimalik nende laialdasem kasutuselevõtt. Seesugused väljaarendused pakuvad tootjatele ja tarbijatele kuluvõitu  ning aitavad vähendada sõltuvust fossiilkütustest.

Allikas