Forskere konstruerer organisk solceller ved hjælp af enzymer i papayafrugt

Titandioxid (titania) tynde film er almindeligt anvendt i forskellige typer solceller. De fremstillingsmetoder, der i øjeblikket bruges til at skabe sådanne titaniumoxidfilm, kræver høje temperaturer, såvel som dyre, avancerede teknologier. Forskere ved Delft University of Technology (TU Delft) har nu udviklet en fuldt organisk metode til at konstruere porøse titanoxid-tynde film ved relativt lave temperaturer.

I et nyligt offentliggjort papir i Avancerede bæredygtige systemer , Delft-forskerne beskriver, hvordan de brugte et enzym kaldet papain, som naturligt kan findes i papaya frugten, i en simpel dip-coating procedure. "Skånsom opvarmning i en almindelig hjemmeovn resulterede i fordampning af det meste af det organiske materiale, efterlader porøse titania-film" , forklarede TU Delft-forsker Dr. Duncan McMillan.

Overfladeareal

Ved at bruge den nye produktionsproces, Edward van Amelrooij, Kandidatstuderende i anvendt fysik, skabte de første testenheder:naturlige farvefølsomme solceller. "Nuværende produktionsmetoder kræver enten et kraftigt vakuum eller specialudstyr, der kræves for at opvarme prøverne til 600°C Celsius, " sagde McMillan. "Dette gør ikke kun processen meget dyr, det giver også flade lag, der ikke kan stables, giver begrænset overflade."

Den nye metode, i modsætning, bruger enzymdrevet aflejring på få minutter, efterfulgt af fordampning, der kan opnås i en almindelig hjemmeovn. Utroligt nok, det viste sig, at op til mindst 50 af disse titaniumlag kan stables. I øvrigt, Dr. Stephan Eijt, også fra TU Delft, brugte positron annihilation spektroskopi til at afsløre, at titania lagene var meget porøse. McMillan:"Denne porøse natur giver os adgang til et stort overfladeareal. Vi tror på, at dette vil resultere i høj solcelleeffektivitet, når det kombineres med eksisterende teknologier."

Lavpris

Den nye produktionsmetode, som skal være let at skalere op, åbner også døren for at producere billige titanium-film på en bæredygtig måde. "Dette kan meget vel føre til billigt konstruerede solceller, der kan integreres i vinduerne i huse eller kontorer, " sagde McMillan. Forskerne arbejder i øjeblikket på at øge ydeevnen og stabiliteten af ​​solcellerne ved at bruge forskellige farvestoffer og ved at justere porøsiteten af ​​titanialagene.