Selvhelbredende solceller kanaliserer naturlige processer

For at forstå, hvordan solceller helbreder sig selv, kig ikke længere end til det nærmeste træblad eller din egen hånd.

De "forgrenede" vaskulære kanaler, der cirkulerer livsopretholdende næringsstoffer gennem blade og hænder, tjener som inspiration for solceller, der kan genoprette sig selv effektivt og billigt.

I et nyt papir, North Carolina State University-forskere Orlin Velev og Hyung-Jun Koo viser, at skabelse af solcelle-enheder med kanaler, der efterligner organiske karsystemer, effektivt kan genoplive solceller, hvis ydeevne forringes på grund af nedbrydning af solens ultraviolette stråler. Solceller, der er baseret på organiske systemer, har potentialet til at være billigere og mere miljøvenlige end siliciumbaserede solceller, den nuværende industristandard.

De naturefterlignende enheder er en type farvestofsensibiliserede solceller (DSSC'er), sammensat af en vandbaseret gelkerne, elektroder, og billig, lysfølsom, organiske farvestofmolekyler, der fanger lys og genererer elektrisk strøm. Imidlertid, farvestofmolekylerne, der bliver "ophidset" af solens stråler til at producere elektricitet til sidst nedbrydes og mister effektivitet, Velev siger, og skal derfor genopfyldes for at genstarte enhedens effektivitet til at udnytte solens kraft.

"Økologisk materiale i DSSC'er har en tendens til at nedbrydes, så vi så til naturen for at løse problemet, " sagde Velev. "Vi overvejede, hvordan det forgrenede netværk i et blad opretholder vand- og næringsstofniveauer i hele bladet. Vores mikrokanalsolcelledesign fungerer på samme måde. Fotovoltaiske celler, der blev gjort ineffektive af høje intensiteter af ultraviolette stråler, blev regenereret ved at pumpe frisk farvestof ind i kanalerne, mens det opbrugte farvestof blev cirkuleret ud af cellen. Denne proces genopretter enhedens effektivitet til at producere elektricitet over flere cyklusser. "

Velev, Invista professor i kemisk og biomolekylær ingeniørvidenskab ved NC State og hovedforfatter af et papir i Videnskabelige rapporter beskriver forskningen, tilføjer, at det nye gel-mikrofluidiske celledesign blev testet mod andre designs, og at forgrenede kanalnetværk svarende til dem, der findes i naturen, virkede mest effektivt.