Kolejne przełomowe odkrycie dla fotowoltaiki - DSSC

Znalazłem dziś w Internecie ciekawą wzmiankę na temat postępu prac nad ultra tanimi ogniwami DSSC. Południowo koreański zespół naukowców, znalazł sposób na znacznie podniesienie sprawności tego typu ogniw co może być początkiem kolejnej dużej zmiany na rynku fotowoltaiki. Aby zrozumieć, istotę problemu przyjrzyjmy się jak działa ogniwo DSSC i gdzie leży problem jego niskiej sprawności.




Ogniwo zbudowane jest z warstwy TiO2, którą wypełnia fotoaktywny barwnik. Pod wpływem energii fotonu barwnik uwalnia elektron do TiO2 za pomocą, którego wolny elektron przechodzi do warstwy przewodzącej na górze ogniwa. Uwolniony elektron składa się na energię elektryczną (prąd). Wykonuje pracę i powraca do dolnej warstwy przewodzącej ogniwa. Za pośrednictwem katalizatora elektron dostaje się do elektrolitu gdzie reaguje z 3I redukując go do I3-.Powstały jon jodu transportuje elektrony do aktywnego barwnika gdzie następuje „absorpcja” elektronu przez barwnik i utlenienie się jonu I3- z powrotem do 3I. Układ powraca do stanu równowagi energetycznej i jest gotowy na przyjęcie kolejnego fotonu, aby proces rozpoczął się na nowo.

Wąskim gardłem procesu limitującym sprawność ogniwa jest barwnik. To rodzaj barwnika decyduje, przy jakim świetle (spektrum) następuje uwolnienie elektronu. Przy obecnie stosowanych barwnikach foton musi mieć ściśle określoną energię (nie za dużą ani nie za małą), aby elektron został uwolniony. To powoduje, że jedynie ok. 10% energii promieniowania słonecznego może być absorbowane przez barwnik. I tu pojawia się przełomowa technologia, Kim Tong-hyung. Która swoją drogą jest genialna w swej prostocie.

Pan Kim Tong-hyung znalazł sposób na to aby warstwa TiO2 absorbowała więcej niż jeden barwnik. W prototypowym ogniwie udało mu się umieścić wewnątrz warstwy TiO2 pionowo ustawione barwniki żółty, czerwony i zielony. Ogniwo z wieloma barwnikami absorbuje energię w znacznie większym spektrum, co oznacza znaczne zwiększenie sprawności. Kim Tong-hyung twierdzi że minimum o 50 % od obecnego poziomu.

Jeżeli odkrycie koreańskich uczonych uda się przenieś z laboratorium do fabryk może na rynku fotowoltaiki szykować się spora rewolucja. Ogniwa DSSC są bardzo tanie i łatwe w produkcji a głównym hamulcem w ich rozwoju była między innymi mała sprawność.