Connect with us

Znanost

Inženjerstvo

Moguće su jeftine i visoko učinkovite solarne ćelije

Zahvaljujući tehnologiji koju su razvili profesor Benoît Marsan i njegov tim sa Odsjeka za kemiju sveučilišta Québec, mogla bi se potpuno promijeniti znanstvena i komercijalna budućnost solarnih ćelija. Profesor Marsan tvrdi da je riješio dva problema koji su zadnjih dvadeset godina sprječavali razvoj učinkovitih i jeftinih solarnih ćelija, a svoje je rezultate objavio u dva prestižna znanstvena časopisa Journal of the American Chemical Society (JACS) i Nature Chemistry.

Iako raspolažemo ogromnim potencijalom Sunčeve energije, budući da samo u jednom satu naš planet primi od Sunca više energije nego što se na Zemlji potroši tijekom cijele godine, ta se energija jedva iskorištava. Proizvodnja električne energije iz konvencionalnih solarnih ćelija skuplja je pet do šest puta od proizvodnje iz tradicionalnih izvora poput fosilnih goriva ili hidrocentrala. Tijekom godina mnogi su znanstvenici pokušavali razviti solarne ćelije koje će biti učinkovitije i jeftinije za proizvodnju od dosadašnjih rješenja.

Početkom devedesetih godina švicarski profesor Michael Graetzel sa politehničke škole u Lausannei osmislio je solarne ćelije koje su najviše obećavale. Slijedeći postupak fotosinteze – biokemijskog procesa u kojem biljke pretvaraju energiju svijetla u ugljikohidrate (šećer) – profesor Graetzel je solarnu ćeliju sastavio od poroznog sloja nanočestica bijelog pigmenta, titanij dioksida, prekrio ih molekularnim slojem boje koja apsorbira sunčevo svijetlo, poput klorofila na lišću biljke. Titanij dioksid presvučen pigmentom uronjen je u otopinu elektrolita zajedno s katalizatorom na bazi platine.

Kao i u konvencionalnoj elektrokemijskoj ćeliji, poput one u običnoj alkalnoj bateriji, dvije su elektrode (kod Graetzela su to anoda od titanij dioksida i katoda od platine) smještene svaka sa svoje strane tekućeg vodiča (elektrolita). Sunčeva svjetlost prolazi kroz katodu i elektrolit zbog čega se elektroni povlače sa anode. Ovaj prijelaz elektrona sa anode na katodu kroz žicu stvara električnu struju. Na taj se način Sunčeva energija pretvara u elektricitet.



Većina materijala koji se koriste za izradu ove ćelije su jeftini, fleksibilni i jednostavni za proizvodnju te se mogu integrirati u raznolike objekte i materijale. Teoretski, Graetzelova solarna ćelija ima ogromne mogućnosti. Međutim, unatoč izvanrednoj zamisli, ova vrsta ćelije ima dva velika problema koja su spriječila njezinu veću raširenost na tržištu. Prvi problem vezan je uz njezin elektrolit koji je iznimno korozivan zbog čega mu je smanjenja trajnost, čija intenzivna boja smanjuje učinkovitost prolaska svjetla i koji ograničava napon uređaja na 0,7 volti. Drugi je problem vezan uz katodu koja je prekrivena platinom, skupim, netransparentnim i rijetkim materijalom. Unatoč brojnim pokušajima, nitko nije uspio naći zadovoljavajuće rješenje ovih problema. Po svemu sudeći, sve do najnovijeg rješenja profesora Marsana.

On i njegov tim nekoliko su godina radili na razvoju elektrokemijske solarne ćelije. Taj je razvoj uključivao i potpuno nove tehnologije za koje je profesor Marsan dobio više patenata. Proučavajući probleme Graetzelove ćelije, Marsan je uočio da se na nju mogu primijeniti dvije tehnologije koje je razvio za elektrokemijske ćelije. Za elektrolit se tako koristi potpuno nova molekula stvorena u laboratoriju, pri čemu je kolega s Odsjeka za kemiju, profesor Livain Breau, pomogao da se poveća njezina koncentracija. Rezultat toga rada transparentna je nekorozivna tekućina ili gel koji može povećati napon ćelije, povećavajući tako učinkovitost i stabilnost njezinog rada.

Kod katode se platina može zamijeniti kobaltnim sulfidom koji je daleko jeftiniji. Uz to, taj je postupak učinkovitiji, stabilniji i lakše ga je proizvesti u laboratoriju.

Tražili ste na googlu:

solarne čelije, izrada solarnih ćelija

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Nužna polja su označena s *

Više u Inženjerstvo

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh