Pohon nano untuk sel surya peka-pewarna

Para peneliti dari Applied Nano Tech &Science Lab di Korea Advanced Institute of Science and Technology, dan Laser Thermal Lab di UC Berkeley, AS, telah bekerja sama untuk meningkatkan efisiensi sel surya peka-pewarna.Sel surya peka-pewarna Pada akhir 1960-an ditemukan bahwa pewarna organik yang diterangi dapat menghasilkan listrik pada elektroda oksida dalam sel elektrokimia. Dalam upaya untuk memahami dan mensimulasikan proses utama dalam fotosintesis, fenomena tersebut dipelajari di University of California di Berkeley dengan klorofil yang diekstraksi dari bayam (pendekatan bio-mimetik atau bionik). Berdasarkan percobaan tersebut, pembangkit tenaga listrik melalui prinsip sel surya peka zat warna (DSSC) didemonstrasikan pada tahun 1972. Sel surya peka zat warna yang termasuk dalam kelompok sel surya film tipis dan s berdasarkan semikonduktor yang terbentuk antara foto- anoda peka dan elektrolit, sistem foto elektrokimia. Molekul pewarna yang digabungkan berukuran nanometer, tetapi untuk menangkap cahaya yang masuk dalam jumlah yang wajar, lapisan molekul pewarna perlu dibuat cukup tebal, jauh lebih tebal daripada molekul itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, bahan nano digunakan sebagai perancah untuk menampung sejumlah besar molekul pewarna dalam matriks 3-D, meningkatkan jumlah molekul untuk setiap luas permukaan sel tertentu.Fitur DSSC memiliki sejumlah fitur menarik; mudah dibuat menggunakan teknik cetak gulung konvensional, semi fleksibel dan semi transparan yang menawarkan berbagai kegunaan yang tidak berlaku untuk sistem berbasis kaca, dan sebagian besar bahan yang digunakan berbiaya rendah. Meskipun efisiensi konversinya kurang dari sel film tipis terbaik, secara teori rasio harga/kinerjanya harus cukup baik untuk memungkinkan mereka bersaing dengan pembangkit listrik bahan bakar fosil. Saat ini, sel yang peka terhadap zat warna dapat mencapai sekitar 11%, sedangkan sel silikon tradisional yang normal lebih dari 15%.Teknik percabangan Di alam, pohon memiliki percabangan multi-generasi hierarkis untuk memaksimalkan penangkapan sinar matahari. Terinspirasi oleh fakta ini, para peneliti telah mengembangkan pendekatan hidrotermal sederhana yang dikombinasikan dengan penghilangan polimer dan pengendapan benih untuk sintesis kawat nano ZnO (NWs) yang menyerupai pohon kecil dengan cabang panjang untuk mengembangkan sel surya peka zat warna yang efisien. Prinsip Para peneliti mengklaim bahwa kerapatan arus hubung singkat dan efisiensi konversi cahaya keseluruhan hampir empat kali lebih tinggi daripada sel surya peka-pewarna yang dibuat dengan ZnO NW bercabang dibandingkan dengan perangkat berbasis ZnO NW yang tumbuh secara vertikal. Peningkatan efisiensi ini disebabkan oleh peningkatan luas permukaan untuk pemuatan pewarna yang lebih tinggi dan pemanenan cahaya dan juga untuk mengurangi rekombinasi muatan melalui konduksi langsung di sepanjang cabang kristal ZnO. Struktur pohon nano hierarkis juga akan berguna untuk penyimpanan energi berkapasitas tinggi dan perangkat konsumsi energi dengan efisiensi tinggi.