フレキシブル太陽電池の色素増感

197 年代にはすでに、人々は光合成をシミュレートすることによって新しい太陽電池を開発することを望んでいました。 当時、人々は半導体結晶材料である二酸化チタン（TiO2）の表面にクロロフィル色素の層を巻き付けていました。 色素増感太陽電池 (DSC) の概念が提案されましたが、クロロフィルの電子輸送が難しいため、変換効率はわずか 0.01% でした。
1991 年になって初めて、スイスの化学者 Michael Gratzel はナノテクノロジーを使用して色素増感電池の実質的な開発を推進しました。 Gratzel は、TiO2 結晶の大きな粒子を、直径 20 nm の海綿状 TiO2 の小さな粒子に置き換えます。 外層は色素の薄層でコーティングされ、厚さ 10 μm の光学的に透明なフィルムを形成します。 最初に作られた色素増感電池は、変換効率 7.1 パーセント、電流密度 12 mA/cm^2 を達成しました。現在、色素増感電池の変換効率の世界記録は 11 パーセントです。
燃料増感電池の構造では、光増感剤がカルボキシル (-COOH)、リン酸 (-PO3H2)、またはホウ酸 – B (OH) 2 の官能基を介して TiO2 粒子の表面にコーティングされ、電荷移動錯体を形成します。 。 次に、TCO ガラス基板と金属基板がそれぞれカソードとアノードとして機能する状態で、酸化還元メディエーター溶液に浸漬されます。 光増感剤は放出された光を吸収し、基底状態にある So の電子が高エネルギー状態 S * に励起されます。 fs から ps 以内に、光増感剤内の電子が TiO2 の伝導帯に入ります。 光増感剤は電子を失って酸化し、S plus になります。 レドックスメディエーターは金属アノードから電子を取得し、光増感剤に電子を提供してそれらを還元します。 So の伝導帯の自由電子。 TiO2 は、TCO カソードおよび回路を通って金属アノードに戻ります。 2 つの電極間に電流が形成され、回路内の負荷が駆動されます。
フレキシブル太陽電池に関する注意事項
2016 年 3 月、私の科学者は新しいタイプのフレキシブル太陽電池を開発しました。専門家は、この太陽電池はインテリジェントな温度制御太陽電池やウェアラブル太陽電池の開発に使用されると期待されています。