Трехмерный графен: новая альтернатива платине в солнечных батареях?

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы являются сегодня одними из наиболее перспективных типов солнечных батарей: они тонкие, гибкие, довольно просты в изготовлении и имеют достаточно большой процент эффективности преобразования солнечного света в электричество. Однако, и они не лишены недостатков, и один из них – это обязательное использование в качестве основного ингредиента платины, дорогого и редкоземельного металла, одна унция которого стоит 1500 долларов США.

Но недавно группа исследователей из Мичиганского технологического университета разработала более дешевый материал, который мог бы заменить платину в солнечных элементах без снижения их эффективности, – трехмерный графен.

Как известно, обычный графен представляет собой двухмерную структуру углерода толщиной всего в одну молекулу. Но ученые изобрели новую методику, чтобы синтезировать уникальный графен, имеющий трехмерную сотовую структуру. Для этого они объединили оксид лития с окисью углерода в химической реакции, в результате которой образовался карбонат лития (Li2CO3) и сотовидный графен. При этом Li2CO3 помогает формировать графеновые листы и изолирует их друг от друга, препятствуя образованию графитовых спаек. Кроме того, частицы карбоната лития могут быть легко удалены из трехмерных «сот» графена с помощью кислоты.

Далее исследователи установили, что трехмерный сотовидный графен имеет превосходную проводимость и высокую каталитическую активность, поэтому он может быть использован для хранения и преобразования энергии. В сенсибилизированном красителем солнечном элементе ученые заменили платиновый противоэлектрод таким же, только изготовленным из трехмерного графена. Затем они выставили солнечный элемент на солнце и измерили его выходную мощность. Как показали результаты эксперимента, эффективность преобразования солнечного элемента с графеновым электродом составила 7,8 процента (производительность такого же элемента с платиновым электродом составляет 8 процентов).

По словам разработчиков, синтез трехмерных сотовидных структур графена является достаточно простым и недорогим процессом, да и изготовление из этого материала противоэлектрода также не представляет особых проблем.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

{social}