حساسیت رنگ سلول های خورشیدی انعطاف پذیر

در اوایل دهه 197{2}} مردم امیدوار بودند که سلول های خورشیدی جدید را با شبیه سازی فتوسنتز بسازند. در آن زمان، مردم لایه ای از رنگ کلروفیل را روی سطح ماده کریستالی نیمه هادی دی اکسید تیتانیوم (TiO2) می پیچیدند. اگرچه مفهوم سلول خورشیدی حساس به رنگ (DSC) پیشنهاد شد، به دلیل دشواری انتقال الکترون در کلروفیل، بازده تبدیل تنها 0.01 درصد بود.
در سال 1991 بود که مایکل گراتزل، شیمیدان سوئیسی، از فناوری نانو برای ترویج توسعه اساسی باتری های حساس به رنگ استفاده کرد. گراتزل ذرات بزرگ کریستال های TiO2 را با ذرات کوچک TiO2 اسفنجی با قطر 20 نانومتر جایگزین می کند. لایه بیرونی با یک لایه نازک رنگ پوشیده شده است و یک فیلم شفاف نوری با ضخامت 10 میکرومتر را تشکیل می دهد. اولین باتری حساس به رنگ ساخته شده به بازده تبدیل 7.1 درصد و چگالی جریان 12 mA/cm ^ 2 دست یافته است. امروزه رکورد جهانی راندمان تبدیل باتری های حساس به رنگ 11 درصد است.
در ساختار یک سلول حساس به سوخت، حساس‌کننده‌های نوری بر روی سطح ذرات TiO2 از طریق گروه‌های عاملی کربوکسیل (-COOH)، اسید فسفریک (-PO3H2)، یا اسید بوریک - B (OH) 2 پوشانده می‌شوند تا یک کمپلکس انتقال بار را تشکیل دهند. . آنها سپس در یک محلول واسطه ردوکس غوطه ور می شوند، با زیرلایه های شیشه ای و فلزی TCO که به ترتیب به عنوان کاتد و آند عمل می کنند. حساس کننده نور نور ساطع شده را جذب می کند و الکترون های So در حالت پایه به حالت پرانرژی S * برانگیخته می شوند. از fs تا ps، الکترون‌های موجود در حساس‌کننده نور وارد نوار رسانایی TiO2 می‌شوند. حساس کننده نور الکترون ها را از دست می دهد، اکسید می شود و به S پلاس تبدیل می شود. واسطه ردوکس الکترون‌ها را از آند فلزی به دست می‌آورد و سپس الکترون‌ها را در اختیار حساس‌کننده نور قرار می‌دهد تا آنها را کاهش دهد. الکترون های آزاد روی نوار رسانایی So. TiO2 از طریق کاتد و مدار TCO به آند فلزی باز می گردد. جریانی بین دو الکترود ایجاد می شود تا بار در مدار را هدایت کند.
نکاتی در مورد سلول های خورشیدی انعطاف پذیر
در مارس 2016، دانشمند من نوع جدیدی از سلول خورشیدی منعطف را توسعه داد، که کارشناسان معتقدند انتظار می‌رود از آن برای توسعه سلول‌های خورشیدی کنترل‌شده با دمای هوشمند و سلول‌های خورشیدی پوشیدنی استفاده شود.