211service.com
Le celle solari sensibilizzate al colorante economiche si spostano verso la commercializzazione
Le celle solari facili da realizzare che catturano la luce con i coloranti hanno ottenuto un'impressionante serie di premi scientifici, tra cui il Premio Tecnologia Millennio nel 2010. Eppure hanno avuto scarso impatto commerciale dalla loro invenzione nel 1988.
Un nuovo progetto riportato dai ricercatori della Northwestern University la scorsa settimana potrebbe cambiare le cose, fornendo un dispositivo che elimina la responsabilità intrinseca della cella solare sensibilizzata al colorante: il suo elettrolita liquido corrosivo e soggetto a perdite.
A differenza dei pannelli a film sottile e silicio, i pannelli a base di colorante possono essere prodotti in processi roll-to-roll economici simili alla stampa. Quindi, anche se sono meno efficienti delle celle solari al silicio, potrebbero rivelarsi convenienti.
Lo sviluppo del Northwestern è solo l'ultimo di una serie di progressi in ciò che Michael McGehee , direttore del Center for Advanced Molecular Photovoltaics della Stanford University, recentemente soprannominato a rinascita nelle cellule sensibilizzate al colorante . I recenti progressi nel campo potrebbero finalmente trasformare queste eleganti curiosità scientifiche in pratici dispositivi per la generazione di energia.
In una cella solare sensibile al colorante, la luce in ingresso eccita uno strato poroso di titania rivestito con un colorante, generando cariche negative e positive. Le cariche negative, gli elettroni eccitati, escono dalla cellula attraverso la titania, mentre le cariche positive fluiscono in un elettrolita liquido. Come con le batterie alcaline piene di elettroliti, le perdite sono un pericolo sempre presente, specialmente nei pannelli solari soggetti a condizioni meteorologiche estreme. Gli elettroliti riscaldati a 80° C (su un tetto, per esempio) possono espandersi e rompere la guarnizione del pannello. L'elettrolita a base di iodio delle celle di tintura è anche abbastanza corrosivo da mangiare anche metalli resistenti alla ruggine come alluminio e acciaio inossidabile.
Chimico della Northwestern University Mercouri Kanatzidis , scienziato dei materiali Robert Chang , e due studenti laureati hanno sostituito l'elettrolita liquido delle celle coloranti con un semiconduttore a base di iodio solido. Mentre i precedenti progetti a stato solido hanno ridotto la potenza delle celle coloranti, il design Northwestern effettivamente aumenta le prestazioni, dicono i ricercatori, perché il semiconduttore cesio-stagno-iodio che sostituisce l'elettrolita liquido assorbe anche la luce. Il nostro materiale assorbe effettivamente più luce del colorante stesso, afferma Kanatzidis.
In un rapporto in Natura la scorsa settimana, il team della Northwestern afferma che la sua cella converte il 10,2 percento della luce in ingresso in elettricità, molto più del 7 percento di efficienza delle migliori celle a coloranti a stato solido esistenti. Sean Shaheen , un esperto di fotovoltaico organico presso la Denver University, afferma che l'efficienza della cella Northwestern sarebbe più vicina all'8% in condizioni di misurazione standard. Ma Shaheen dice che è ancora uno sviluppo importante per le cellule coloranti.
Kanatzidis afferma che potrebbe essere possibile commercializzare il design se l'efficienza delle celle può essere spinta oltre l'11%. Questo è inferiore all'efficienza del 12-16 percento dei pannelli solari commerciali a film sottile e molto al di sotto dell'efficienza dei pannelli in silicio. Ma anche il costo di produzione di celle a base di colorante dovrebbe essere inferiore.
Sviluppatore solare australiano colorante sta cercando di sfruttare l'elaborazione a basso costo per commercializzare la tecnologia colorante solare convenzionale, incluso l'elettrolita liquido. La sua strategia consiste nell'integrare l'energia solare a base di colorante in materiali da costruzione come pannelli di vetro per grattacieli e lastre di copertura in acciaio. Questo marzo, il partner della joint venture sudcoreana di Dyesol, Timo Technology, ha installato pannelli di vetro su un edificio a Seoul. E Dyesol sta collaborando con la Tata Steel indiana per sviluppare coperture in acciaio con rivestimento solare.
Damion Milliken, responsabile ricerca e sviluppo di Dyesol, insiste sul fatto che gli elettroliti liquidi possono essere contenuti. Dyesol e altri hanno prodotto dispositivi con un'eccellente stabilità a lungo termine che sono stati sottoposti a test accelerati equivalenti a 25 anni di vita e oltre, afferma Milliken. La tecnologia è commercialmente valida.