Detta är en fältemissionsavsökande elektronmikroskopi (FESEM) -bild av 3D-bikakestrukturerad grafen. Det nya materialet kan ersätta platina i färgkänsliga solceller kommer praktiskt taget ingen förlust av produktionskapacitet. Upphovsman:Hui Wang
En av de mest lovande typerna av solceller har några nackdelar. En forskare vid Michigan Technological University kan ha övervunnit en av dem.
Färgkänsliga solceller är tunna, flexibel, lätt att göra och mycket bra på att förvandla solsken till el. Dock, en viktig ingrediens är en av de dyraste metallerna på planeten:platina. Medan endast små mängder behövs, vid $ 1, 500 uns, kostnaden för den silverfärgade metallen är fortfarande betydande.
Yun Hang Hu, Charles och Caroll McArthur professor i materialvetenskap och teknik, har utvecklat en ny, billigt material som kan ersätta platina i solceller utan att försämra deras effektivitet:3D -grafen.
Regelbunden grafen är en berömd tvådimensionell form av kol bara en molekyl eller så tjock. Hu och hans team uppfann ett nytt tillvägagångssätt för att syntetisera en unik 3D-version med en bikakeliknande struktur. Att göra så, de kombinerade litiumoxid med kolmonoxid i en kemisk reaktion som bildar litiumkarbonat (Li 2 CO 3 ) och bikakegrafen. Li 2 CO 3 hjälper till att forma grafenarken och isolerar dem från varandra, förhindrar bildandet av trädgårds-grafit. Vidare, Li2CO3-partiklarna kan enkelt avlägsnas från 3D-bikakestrukturerad grafen med en syra.
Forskarna bestämde att 3D -bikakegrafen hade utmärkt konduktivitet och hög katalytisk aktivitet, öka möjligheten att den kan användas för energilagring och konvertering. Så de ersatte platina-motelektroden i en färgämneskänslig solcell med en av 3D-bikakegrafen. Sedan satte de solcellen i solskenet och mätte dess effekt.
Cellen med 3D -grafenräknelektroden konverterade 7,8 procent av solens energi till elektricitet, nästan lika mycket som den konventionella solcellen som använder dyr platina (8 procent).
Syntetisering av 3D -bikakegrafen är varken dyrt eller svårt, sa Hu, och att göra den till en motelektrod utgjorde inga speciella utmaningar.
Artikeln som beskriver arbetet, "3D-bikakeliknande strukturerad grafen och dess höga effektivitet som en motelektrodkatalysator för färgkänsliga solceller, "medförfattare av Hu, Michigan Tech doktorand Hui Wang, Franklin Tao från University of Notre Dame, Dario J. Stacchiola från Brookhaven National Laboratory och Kai Sun från University of Michigan, publicerades online den 29 juli i tidningen Angewandte Chemie International Edition .
