태양 전지의 가격은 수십 년 동안 하락하고 있습니다. 이제 이러한 추세는 개선에서 20 세 이상의 태양 광 기술로 밀려 들어 염료 분자로 빛을 포착 할 수 있습니다.
이 연구에 관여하지 않은 University Park의 Pennsylvania State University의 화학자 인 Thomas Mallouk는“이번 선진은 지난 몇 년 동안 염료 세포에서 가장 중요한 획기적인 획기적인 것 중 하나입니다.
태양 전지 시장의 80%는 결정질 실리콘 웨이퍼로 만든 세포에 의해 채택되며, 이는 들어오는 햇빛의 에너지의 약 20%를 전기로 전환합니다. 나머지 시장의 대부분은 다른 반도체 합금으로 만든 "박막"세포로 구성되어 있으며, 이는 생산하기에 저렴하지만 독성이 있거나 희귀 한 요소가 필요합니다.
1991 년 스위스의 연구원들이 처음 개발 한 3 등급의 태양 전지는 가장 저렴하고 12% 이상 효율적입니다. 염료 감작 태양 전지 (DSSC)로 알려진 이들 세포는 각각 단일 층의 염료 분자로 코팅 된 수백만 개의 밀접하게 포장 된 이산화 티타늄 나노 입자로 구성됩니다. 이산화 티타늄-염색 콤보는 전기 전도체 이온을 함유 한 전기 전도성 액체에 목욕을한다.
빛의 광자 가이 세포를 공격 할 때, 그들은 염료에 전자에 활력을 불어 넣습니다. 이들 에너지 전자는 즉시 이산화 티타늄 입자와 전극으로 이동하여 전기 회로로 들어가서 전력을 제공한다. 이는 염료 분자에 전자 공석을 남기고, 전해질로부터의 에너지가 적은 전자에 의해 채워지며, 이는 카운터 전극의 전자에 의해 보충된다.
기존의 액체 전해질은 염료에 전자를 포기하는 데 능숙하지만 액체에는 다른 문제가 있습니다. 그들은 종종 장치에서 누출되며 일반적으로 금속 전극을 부식시키는 화합물을 포함합니다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 연구원들은 다른 구성 요소가 새지 않거나 손상되지 않는 고체 전해질을 개발했습니다. 불행하게도, 이들 재료는 전기 도체가 좋지 않은 경향이 있으며, 이는 제한이 6%로 효율성을 유지했습니다.
일리노이 주 에반 스턴에있는 노스 웨스턴 대학교 (Northwestern University)의 연구원들은 그들이 더 잘할 수 있다고 생각했습니다. 화학자 Mercouri Kanatzidis는 IBM과 다른 곳의 과학자들이 수년간 우수한 고체 전기 반도체를 개발하고 있음을 알고있었습니다. 그래서 그는 재료 과학자 인 노스 웨스턴 동료 인 Robert P. H. Chang과 팀을 이루어이 화합물 중 하나 인 세륨, 주석 및 요오드의 불소 스파이크 혼합물을 시험해 보았습니다. 이들은 유기 용매에 화합물을 용해시키고 DSSC에서 염료 코팅 된 이산화 티타늄 입자 위에 붓습니다. 그런 다음 용매가 증발하여 세슘 틴-요오드 조합이 결정화되도록합니다. 연구원들이 오늘 온라인으로 보고서 자연 , 장치의 효율성은 10%이상이었으며, 종종 상업적 성공의 최소 벤치 마크로 간주됩니다.
Mallouk은 새로운 작업이 밤새 태양 전지 시장을 변화시키지 않을 것이라고 경고합니다. 그러나 새로운 고체 염료 세포는 종래의 태양 전지와 액체 염료 세포 사이의 일종의 하이브리드입니다. 그리고 그는 저렴하고 효율적이며 내구성이 뛰어난 태양 광 장치를 만들기위한 새로운 길을 열 수 있다고 그는 말했다.
