Новости химической науки > Солнечные батареи из морской капусты

Спустя годы использования платины в солнечных элементах исследователи предположили, что, в принципе, вместо платины в этих устройствах можно использовать экстракты из водорослей.

Сенсибилизированные красителями солнечные батареи [dye-sensitized solar cells

(DSC)], в последнее время рассматриваются в качестве дешевой альтернативы фотоэлектрическим солнечным элементам. Очевидно, что смена подхода к разработке устройств для преобразования солнечной энергии в электрическую диктует необходимость разработки таких сенсибилизированные красителями солнечных батарей, которые могли отличаться высокой эффективностью и дешевизной производства – именно эти параметры важны для коммерциализации продуктов, для которых планируется массовое производство.

Платина, традиционно используемая в качестве материала для изготовления электродов сенсибилизированных красителями солнечных батарей, хотя и демонстрирует поразительную работоспособность, не является дружественной для окружающей среды и является далеко не самым дешевым материалом.

Рисунок из Energy Environ. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c3ee42767f

Эксперт по разработке солнечных батарей Тингли Ма (Tingli Ma) с коллегами из Китая, Японии и Швейцарии, решил выяснить, можно ли использовать в дизайне сенсибилизированных красителями солнечных батарей пигменты природного происхождения. В ходе исследования были получены весьма перспективные результаты – ламинария, широко распространенная и культивируемая водоросль, может служить подходящей сырьевой базой для солнечных батарей нового типа.

Таким образом, исследователи обнаружили, что некоторые материалы природного происхождения могут увеличить эффективность конверсии энергии, проявлявшуюся ранее испытанными для решения этих задач природными пигментами до коэффициента полезного действия, который будет сравним уже и с КПД дорогих синтетических материалов.

Исследователи одновременно выделили из водоросли природный краситель, йодсодержащие и углеродсодержащие вещества, которые действуют в качестве сенсибилизатора, переносчика электронов и катализатора работы противоэлектрода в гибридном устройстве конверсии на основе ламинарии. Полученное гибридное устройство испытывали, сравнивая его производительность с платиновым противоэлектродом и обнаружили, что обе системы проявляют близкую электрокаталитическую активность. Хотя эффективность преобразования энергии солнечной батарейки из водорослей пока еще уступает эффективности устройства с платиновыми электродами, преимуществом таких сенсибилизированных красителями солнечных батарей является их меньшая опасность с точки зрения экологии и, конечно, меньшая стоимость производства.

Арон Уолш (Aron Walsh) из Университета Бат в Великобритании, занимающийся изучением тонкопленочных солнечных батарей и солнечных батарей на основе квантовых точек, восхищен проведенным учеными исследованием. По мнению Уолша, открытие новых хромофоров и новый рекорд в эффективном преобразовании света в электричество для пигментов природного происхождения обуславливает интерес к факту открытия светочувствительных и электроактивных материалов из морской капусты. Он полагает, что в перспективе природные системы могут стать базой для промышленного производства солнечных батарей нового типа, правд, при условии, что такие красители будут химически устойчивы в пределах разумных временных рамок.

Ма признает, что продолжительность эксплуатации солнечной батареи из ламинарии в настоящее время нельзя назвать замечательным превосходным, главным образом, из-за низкой устойчивости природного красителя. В настоящий момент исследователи стремятся улучшить ситуацию, таким образом, чтобы срок службы солнечных батарей из природного сырья мог бы быть увеличен с сохранением, естественно их эффективности.

Источник: Energy Environ. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c3ee42767f

метки статьи: #биохимия, #новые материалы, #химия биомассы, #электрохимия