JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Väriaineherkistetyt aurinkokennot ovat lupaava vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Tampereen teknillisen yliopiston tutkijoiden Royal Society Open Science -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan olisi mahdollista korvata niissä nykyisin käytetty titaanidioksidi edullisemmalla ja ympäristöystävällisemmällä sinkkioksidilla.

Michael Grätzel kehitti uudenlaisen, väriaineherkistetyn aurinkokennon 1990-luvulla ja käynnisti alan tutkimuksen uuden aallon. Grätzel sai keksinnöstään Millennium-teknologiapalkinnon vuonna 2010. Grätzel-kennoissa käytetään yleensä titaanidioksidinanopartikkeleita, mutta myös muita materiaaleja on tutkittu. Yksi lupaavimmista on sinkkioksidi, joka on runsaan saatavuuden ansiosta edullista. Kennojen fotoanodeja on helppo valmistaa ympäristöystävällisesti suuressa mittakaavassa.

- Titaanidioksidi on edelleen aurinkokennosovelluksissa yleisimmin käytetty materiaali. Sinkkioksidilla on lupaavia ominaisuuksia, mutta siitä valmistetut kennot eivät ole olleet yhtä tehokkaita. Halusimme selvittää miksi, sanoo professori Nikolai Tkachenko TTY:n kemian ja biotekniikan laboratoriosta.

– Etsimme ultranopean spektroskopian avulla keinoja, joilla sinkkioksidikennojen tehokkuutta voitaisiin nostaa yhtä hyväksi tai jopa paremmaksi kuin titaanidioksidikennojen.

Aikaerotteista ultranopeaa spektroskopiaa (ultrafast transient absorption spectroscopy) tarvitaan, koska aurinkokennon sisällä tapahtuvat valokemialliset reaktiot ovat erittäin nopeita. - Havaitsimme, että fotoelektronit siirtyvät väriaineesta puolijohteeseen nopeammin titaanidioksidissa kuin sinkkioksidissa. Useissa kansainvälisissä tutkimuksissa on raportoitu vastaavia tuloksia, kertoo aiheesta väitöstutkimusta tekevä Kirsi Virkki.

Aurinkokennossa elektronit siirtyvät ulkoiseen piiriin puolijohdemateriaalin läpi. Mitä pidempi elektronien keskimääräinen vapaa matka puolijohteessa on, sitä todennäköisemmin ne pääsevät ulkoiseen virtapiiriin ja tuottavat sähköä. Jos elektronit jäävät loukkuun puolijohteeseen, ne yhtyvät ennen pitkää orgaaniseen väriaineeseen eikä sähköä muodostu.

– Yllätyimme huomatessamme, että titaanidioksidinäytteissä tämä elektronien rekombinaatio väriaineeseen tapahtui nopeammin kuin sinkkioksidinanopilareissa, sanoo Virkki.

Yksi havainnon mahdollinen selitys liittyy näytteiden rakenteeseen. Tutkijoiden sinkkioksidinäytteet koostuvat pitkistä, yksikiteisistä nanoputkista. Titaanidioksidinäytteet muodostuvat yksittäisten nanopartikkelien verkostosta, jolloin elektroni jää helpommin ”jumiin” nanohiukkasen sisään ja yhdistyy orgaaniseen väriaineeseen tuottamatta sähköä.

– Rekombinaatio tapahtuu sinkkioksidikennoissa hitaammin, mutta käytäntö on osoittanut, että titaanioksidikennoissa elektronien elinaika on kuitenkin riittävä tehokkaaseen sähköntuotantoon. Titaanidioksidiin perustuvia kennoja on tutkittu enemmän, mutta huolellisella suunnitelulla olisi täysin mahdollista valmistaa erittäin tehokkaita aurinkokennoja sinkkioksidista, Virkki sanoo.

Tutkimustulokset julkaistiin tieteellisessä Royal Society Open Science -lehdessä.

 
 

Tämän takia Huaweita pelätään

Maailmalla on käynnissä omituinen sota, jossa yhä useammat maat kieltävät kiinalaisten laitevalmistajien laitteiden käytön tulevissa 5G-verkoissa. Mutta miksi amerikkalaiset pelkäävät Huaweita? MIT Technology Review -lehti listaa kuusi syytä.

Lue lisää...

Teollisella internetillä vauhtia MRO-prosesseihin

Teollista internetiä (IIoT) käyttämällä voidaan parantaa ei-tuotannollisiin hankintoihin liittyviä MRO-prosesseja (Maintenance, Repair, Operating) eurooppalaisen Teollisuus 4.0 -ohjelman määrittämissä raameissa. Artikkelissa luodaan katsaus eräisiin IIoT-teknologioihin ja sovelluksiin, jotka ovat avainasemassa tässä murroksessa. (Artikkelin 1-osa ilmestyi marraskuussa.)

Lue lisää...
 
ETN_fi Digi-Key arpoi Electronicassa Chevy Camaro V8 -avoauton. Voittajaksi valikoitui regensburgilainen opiskelija Marco.… https://t.co/3P0cNN5wfZ
ETN_fi ams:n 3D-kasvontunnistus tulossa Snapdragonille: ams and Qualcomm Technologies to focus engineering strengths on ac… https://t.co/XpYvAvGEp1
ETN_fi Disobey-hakkeritapahtuma tammikuussa neljättä kertaa Helsingissä https://t.co/pBdYFx7jUr @Disobey_fi
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2
ETN_fi Ensimmäinen AVR-pohjainen Arduino-kortti. Lisätietoja Mouserilta. https://t.co/7yazvkOkV1
 
 

ny template