Nano árvores para células solares sensibilizadas com corante

Pesquisadores do Applied Nano Tech &Science Lab do Korea Advanced Institute of Science and Technology e do Laser Thermal Lab na UC Berkeley, EUA, uniram-se para aumentar a eficiência das células solares sensibilizadas por corante. Células solares sensibilizadas por corante No final dos anos 1960, foi descoberto que os corantes orgânicos iluminados podem gerar eletricidade em eletrodos de óxido em células eletroquímicas. Em um esforço para compreender e simular os processos primários na fotossíntese, o fenômeno foi estudado na Universidade da Califórnia em Berkeley com clorofila extraída do espinafre (abordagem biomimética ou biônica). Com base em tais experimentos, a geração de energia elétrica por meio do princípio da célula solar de sensibilização por corante (DSSC) foi demonstrada em 1972. A célula solar sensibilizada por corante pertencente ao grupo de células solares de película fina e é baseada em um semicondutor formado entre uma foto- ânodo sensibilizado e um eletrólito, um sistema fotoeletroquímico. As moléculas do corante são incorporadas ao tamanho de um nanômetro, mas para capturar uma quantidade razoável da luz que entra, a camada de moléculas do corante precisa ser bem espessa, muito mais espessa do que as próprias moléculas. Para resolver este problema, um nanomaterial é usado como um andaime para manter um grande número de moléculas de corante em uma matriz 3-D, aumentando o número de moléculas para qualquer área de superfície da célula. Características O DSSC tem vários recursos atraentes; é simples de fazer usando técnicas convencionais de impressão em rolo, é semiflexível e semitransparente, o que oferece uma variedade de usos não aplicáveis ​​aos sistemas baseados em vidro, e a maioria dos materiais usados ​​são de baixo custo. Embora sua eficiência de conversão seja menor do que a das melhores células de filme fino, em teoria sua relação preço / desempenho deveria ser boa o suficiente para permitir que competissem com a geração elétrica de combustível fóssil. Atualmente, as células sensibilizadas com corante podem atingir cerca de 11%, enquanto a célula de silício tradicional normal é mais de 15%. Técnica de ramificação Na natureza, as árvores têm ramificações hierárquicas de várias gerações para maximizar a captura da luz solar. Inspirados por esse fato, os pesquisadores desenvolveram uma abordagem hidrotérmica simples combinada com remoção de polímero e deposição de sementes para a síntese de nanofios de ZnO (NWs) que se assemelhavam a pequenas árvores com longos ramos para desenvolver células solares sensibilizadas por corantes eficientes. Princípio Os pesquisadores afirmam que a densidade de corrente de curto-circuito e a eficiência geral de conversão de luz são quase quatro vezes maiores do que as células solares sensibilizadas por corante fabricadas com ZnO NWs ramificado em comparação com dispositivos baseados em ZnO NWs crescidos verticalmente. O aumento da eficiência deve-se ao aumento da área de superfície para maior carregamento de corante e coleta de luz e também à redução da recombinação de carga por condução direta ao longo dos ramos cristalinos de ZnO. As nanoestruturas hierárquicas de árvore também serão úteis para armazenamento de energia de alta capacidade e dispositivos de consumo de energia de alta eficiência.