(Phys.org) —Textil solceller är en idealisk strömkälla för små elektroniska enheter inbyggda i kläder. I journalen Angewandte Chemie , Kinesiska forskare har nu introducerat nya solceller i form av fibrer som kan vävas in i en textil. Den flexibla, koaxialceller är baserade på ett perovskitmaterial och kolnanorör; de utmärker sig på grund av sin utmärkta energiomvandlingseffektivitet på 3,3 % och sin låga produktionskostnad.
Dilemmat för solceller:de är antingen billiga och ineffektiva, eller så har de en rimlig effektivitet och är mycket dyra. En lösning kan komma från solceller gjorda av perovskitmaterial, som är billigare än kisel och inte kräver några dyra tillsatser. Perovskiter är material med en speciell kristallstruktur som är som perovskit, ett kalciumtitanat. Dessa strukturer är ofta halvledare och absorberar ljus relativt effektivt. Viktigast, de kan flytta elektroner exciterade av ljus över långa sträckor inom kristallgittret innan de återgår till sitt energiska grundtillstånd och intar en fast position – en egenskap som är mycket viktig i solceller.
Ett team under ledning av Hisheng Peng vid Fudan University i Shanghai har nu utvecklat perovskitsolceller i form av flexibla fibrer som kan vävas in i elektroniska textilier. Deras produktionsprocess är relativt enkel och billig eftersom den använder en lösningsbaserad process för att bygga upp lagren.
Anoden är en fin rostfri ståltråd belagd med ett kompakt n-halvledande titandioxidskikt. Ett lager av porös nanokristallin titandioxid avsätts ovanpå detta. Detta ger en stor ytarea för den efterföljande avsättningen av perovskitmaterialet CH3NH3PbI3. Detta följs av ett lager av ett speciellt organiskt material. Slutligen lindas ett transparent lager av inriktade kolnanorör kontinuerligt över det hela för att fungera som katod. Den resulterande fibern är så fin och flexibel att den kan vävas in i textilier.
Perovskitskiktet absorberar ljus, som exciterar elektroner och frigör dem, orsakar en laddningsseparation mellan elektronerna och de formellt positivt laddade "hålen" Elektronerna går in i det ledande bandet i det kompakta titandioxidskiktet och rör sig till anoden. "Hålen" fångas upp av det organiska skiktet. Den stora ytan och den höga elektriska ledningsförmågan hos kolnanorörskatoden hjälper till att snabbt leda laddningarna med höga fotoelektriska strömmar. Fibersolcellen kan uppnå en energiomvandlingseffektivitet på 3,3 %, överträffar den för alla tidigare koaxialfibersolceller gjorda med antingen färgämnen eller polymerer.
