Новый катод делает ячейки Гретцеля необычайно эффективными

Ученые из университета Райса изобрели новый катод, который позволит изготовить дешевые гибкие ячейки Гретцеля.

Исследователь Чжун Лоу из лаборатории материаловедения университета создал новый катод, один из двух электродов батареи, из нанотрубок, которые без швов связаны с графеном и заместят дорогие и хрупкие материалы на основе платины, часто используемые в более ранних версиях батарей.

Открытие опубликовано в издании Journal of Materials Chemistry A.

Ячейки Гретцеля (тип солнечных батарей) в разработке находятся с 1988 года; они являются предметом многочисленных экспериментов. В ячейках используются дешевые органические краски, взятые из покрывающих проводящие частицы диоксида титана образования, похожие на малину. Краски поглощают фотоны и вырабатывают электроны, которые вытекают из ячейки для использования; возвратная линия замыкает цепь на катод, который объединяется с электролитом на основе йода для обновления краски.

И хотя ячейки Гретцеля почти столь же эффективны в сборе света и преобразовании его в электричество, что и кремниевые солнечные батареи, у них есть преимущества в различных областях применения, сообщил ведущий автор исследования постдок Пей Дон.

«Прежде всего, они дешевле, поскольку изготавливаются в обычных условиях», сказал Дон. „Нет необходимости в стерильном помещении. Они полупрозрачны, а потому их можно устанавливать на стекло, использовать в условиях недостаточной освещенности, в том числе в облачную погоду“.

Два года назад был разработан гибридный материал с графеновыми нанотрубками, который решает две проблемы: во-первых, графен и нанотрубки выращены на никелевом основании, который служит электродом, устраняя проблемы прилипания, которые мешают трансферу платиновых катализаторов в обычных электродах.

Во-вторых, гибрид также обладает меньшим контактным сопротивлением с электролитом, позволяя электронам течь более свободно. Сопротивление нового катода, которое определяет, насколько хорошо электроны следуют от электрода в электролит, оказалось в 20 раз меньше, чем у катодов на платиновой основе.

Все дело, возможно, в значительной площади поверхности гибридного материала, примерно 2000 квадратных метров на грамм. Без разрыва в атомных связях между нанотрубками и графеном, вся площадь материала становится одной большой поверхностью. Это совершенствует контактные возможности электролита и обеспечивает высокопроводящий путь для электронов.