Rørformede solceller kunne væves ind i tøj

(PhysOrg.com) -- Titania halvledende nanorods dyrket på overfladen af ​​kulfibre ligner mere børstehår på en lille hårbørste end en solcelle, men den nye konfiguration kan have flere fordele i forhold til konventionelle flade solceller. For eksempel, de fleksible rørformede celler kan fange lys fra alle retninger og har endda potentialet til at blive vævet ind i tøj og papir til nye anvendelser. Men på det nuværende udviklingstrin, forskere forsøger at finde en enkel, lavprismetode til fremstilling af rørformede solceller af høj kvalitet.

Et team af forskere fra Georgia Institute of Technology i Atlanta, Georgien, og Xiamen University i Xiamen, Kina, har for nylig udviklet en ny metode til fremstilling af ensartet titaniumdioxid (TiO ₂ ) nanorods på kulfibre. Den nye metode har fordele i forhold til den almindeligt anvendte sol-gel metode, som kræver høje temperaturer og kan give revner i materialerne. Den nye undersøgelse er offentliggjort i et nyligt nummer af Journal of the American Chemical Society .

"Dette arbejde demonstrerer en innovativ metode til at dyrke bundtet TiO ₂ nanorods på fleksible substrater, der kan påføres fleksible enheder til energihøst og -lagring, ” fortalte medforfatter Wenxi Guo fra Georgia Institute of Technology og Xiamen University PhysOrg.com .

Fremstilling af rørlignende solceller er udfordrende på grund af de mange involverede trin, som omfatter omdannelse af ren Ti-folie til TiO ₂ nanorods, belægning af kulfibre med nanorods, og ensartet anbringelse af nanoroderne på fibrene. Som forskerne forklarer, en ideel løsning til fremstilling af TiO ₂ nanostrukturer på kulfibre er at dyrke dem direkte på fiberens overflade. De gjorde det her ved at bruge en "opløse og vokse" metode til at transformere Ti til vertikalt justeret enkeltkrystal TiO ₂ nanorods på kulfibre.

Derefter, i et forsøg på at forbedre enhedens ydeevne yderligere, forskerne brugte en "æts og gro"-metode til at ætse nanoroderne til rektangulære bundte arrays ved hjælp af en hydrotermisk behandling med saltsyre.

Efter at have samlet de nanoroddækkede kulfibre som fotoanoder i rørformede farvefølsomme solceller (DSSC'er), forskerne testede eksperimentelt solcellernes ydeevne. Resultaterne viste, at den rektangulære nanorod-konfiguration opnåede en energikonverteringseffektivitet på 1,28 %, sammenlignet med 0,76 % for den ubundne konfiguration. Forskerne tilskriver forskellen til det større overfladeareal af de bundte nanorods, som gør det muligt at adsorbere flere farvestofmolekyler, hvilket resulterer i flere elektronexcitationer.

Det store overfladeareal giver de rørformede solceller evnen til at fange lys fra alle retninger, hvilket kunne gøre dem attraktive til applikationer under intensivt forceret sollys. Udover solceller, metoden til at dyrke TiO ₂ nanotråde på kulfibre kunne udvides til at fremstille fotokatalysatorer og lithium-ion-batterier. Men måske den mest unikke anvendelse ville være at væve dem ind i stoffer.

"I fremtiden vil vi kan introducere kulfibre eller andre kulstofmaterialer som modelektroder til denne konfiguration, " sagde Guo. "I dette tilfælde, vi kan fremstille DSSC'er kun baseret på kulstofmaterialer og TiO ₂ der er lovende til tøj- og papiranvendelser. Vi planlægger måske også at lave noget hybridarbejde for at erhverve forskellige energikilder baseret på denne konfiguration."

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.