3D-grafen:Solceller nyt platin?

En af de mest lovende typer solceller har et par ulemper. En videnskabsmand ved Michigan Technological University kan have overvundet en af ​​dem.

Farvefølsomme solceller er tynde, fleksibel, nem at lave og meget god til at forvandle solskin til strøm. Imidlertid, en nøgleingrediens er et af de dyreste metaller på planeten:platin. Mens kun små mængder er nødvendige, til $1, 500 en ounce, omkostningerne ved det sølvfarvede metal er stadig betydelige.

Yun Hang Hu, Charles og Caroll McArthur professor i materialevidenskab og teknik, har udviklet en ny, billigt materiale, der kunne erstatte platinet i solceller uden at forringe deres effektivitet:3D-grafen.

Almindelig grafen er en berømt todimensionel form for kulstof, der kun er et molekyle eller så tykt. Hu og hans team opfandt en ny tilgang til at syntetisere en unik 3D-version med en honeycomb-lignende struktur. For at gøre det, de kombinerede lithiumoxid med kulilte i en kemisk reaktion, der danner lithiumcarbonat (Li ₂ CO ₃ ) og honeycomb-grafen. Li ₂ CO ₃ hjælper med at forme grafenpladerne og isolere dem fra hinanden, forhindrer dannelsen af ​​havevarietet grafit. Desuden, Li2CO3-partiklerne kan let fjernes fra 3D-bikagestruktureret grafen med en syre.

Forskerne fastslog, at 3D honeycomb grafen havde fremragende ledningsevne og høj katalytisk aktivitet, øger muligheden for, at det kan bruges til energilagring og -konvertering. Så de udskiftede platin modelektroden i en farvefølsom solcelle med en lavet af 3D honeycomb grafen. Så satte de solcellen i solskin og målte dens output.

Cellen med 3D grafen modelektrode konverterede 7,8 procent af solens energi til elektricitet, næsten lige så meget som den konventionelle solcelle, der bruger dyrt platin (8 procent).

Syntetisering af 3D honeycomb grafen er hverken dyrt eller vanskeligt, sagde Hu, og at gøre den til en modelektrode gav ingen særlige udfordringer.

Artiklen, der beskriver arbejdet, "3D honeycomb-lignende struktureret grafen og dets høje effektivitet som en modelektrodekatalysator for farvesensibiliserede solceller, "medforfatter af Hu, Michigan Tech kandidatstuderende Hui Wang, Franklin Tao fra University of Notre Dame, Dario J. Stacchiola fra Brookhaven National Laboratory og Kai Sun fra University of Michigan, blev offentliggjort online 29. juli i tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition .