пятница, 16 марта 2012 г.

Солнечные батареи на органических красителях: локальные научно-технологические подвижки без общей перспективы

Солнечные батареи на органических красителях: локальные научно-технологические подвижки без общей перспективыСолнце обеспечивает нас одной из самых многообещающих форм возобновляемой энергии; одна беда — обычные солнечные батареи излишне дороги. Именно поэтому в своё время начались эксперименты с органическими красителями.

В качестве рабочего материала, абсорбирующего солнечный свет, в таких установках применяются дешёвые органические красители, нанесённые на поверхность наночастиц диоксида титана, вместо дорогого кремния и редкоземельных элементов. Чжаохун Хуану из Агентства по науке, технологии и исследованиям ASTAR (Сингапур) и его коллегам удалось ещё больше снизить стоимость солнечной батареи на органических красителях, заменив оксидный индий-оловянный электрод (ITO) на углеродные нанотрубки.

Типичная солнечная батарея на органических красителях состоит из пористого слоя наночастиц диоксида титана с адсорбированным на поверхности частиц органическим красителем. Краситель абсорбирует солнечный свет и конвертирует энергию в электричество, которое проводится наночастицам диоксида титана. Обращённая к солнцу сторона батареи обычно покрыта прозрачным электродом ITO, который снимает носители заряда с диоксида титана и отводит электричество за пределы батареи. Конечно, у ITO много недостатков: например, он хрупкий и легко трескается, тонкую плёнку такого электрода просто поцарапать (а значит, привести в негодность всё устройство), но главный и самый важный недостаток ITO — его цена, которая уже сегодня может составлять до 60% стоимости всей батареи на органических красителях. И что ещё печальнее — индий дорожает буквально каждый день.

Вот почему г-н Хуан и его группа взялись заменить ITO-электрод на гораздо более дешёвые тонкие плёнки углеродных нанотрубок — гибкий, прочный, практически прозрачный материал. Но есть у них и недостаток: носители фотосгенерированного заряда в нанотрубках могут рекомбинировать с ионами в растворе красителя, что уменьшает эффективность конверсии.

Чтобы одолеть эту проблему, исследователи разместили тонкую плёнку диоксида титана между углеродными нанотрубками и пористым слоем. Оказалось, что подобная модификация заметно улучшает эффективность батареи. Однако составляет она всего 1,8%, что не идёт ни в какое сравнение с традиционными солнечными батареями, использующими стандартный ITO-электрод. А причина довольно банальна — матушка природа: более высокая резистентность и меньшая оптическая прозрачность углеродных нанотрубок лимитируют количество солнечного света, проникающего внутрь фотоэлектрической ячейки. И ничего с этим не поделаешь...

Подробности работы опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Но трудности не останавливают товарищей китайских исследователей: сейчас они изучают возможности повышения проводимости и оптической прозрачности углеродных нанотрубок. Кроме того, в планах — замена нижнего платинового электрода на всё те же углеродные нанотрубки.

Подготовлено по материалам A*STAR Research.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Гёбекли-Тепе был центром притяжения различных культур
Ножи из обсидиана, обнаруженные в Гёбекли-Тепе, говорят о том, что это был не просто один из древнейших в мире храмов, но и место паломничества. На 7-й Международной конференции по производству тёсаного и шлифованного камня докерамического неолита, прошедшей в Барселоне (Испания), международная группа исследователей представила результаты химического анализа примерно 130 таких ножей. Они подтвер...
  (читать дальше)

Зачем гигантским кальмарам гигантские глаза
Зоологи выяснили, что аномально большие глаза нужны этим огромным головоногим, чтобы вовремя увидеть приближающегося хищника, — и это не настолько очевидное и банальное утверждение, как может показаться на первый взгляд. Зачем гигантским кальмарам гигантские глаза? Группа американских и шведских зоологов подробнейшим образом изучила этот вопрос и пришла к выводу, что большие глаза нужны этим мол...
  (читать дальше)

Человек разумный превзошёл неандертальцев, оказавшись в нужном месте в нужное время
Человек разумный появился около 200 тыс. лет назад и примерно 20 тыс. лет назад заселил весь мир, одержав безоговорочную победу над конкурентами. А всё дело в том, что наши предки переждали ледниковый период в правильном месте. Такую гипотезу выдвинули Джон Стюарт из Борнмутского университета и Крис Стрингер из лондонского Музея естественной истории (оба — Великобритания). Они утверждают, что кл...
  (читать дальше)

Microsoft продемонстрировала концептуальную проекционную систему Beamatron
Исследовательское подразделение Microsoft Research разработало экспериментальную установку Beamatron, позволяющую виртуальным объектам «взаимодействовать» с реальными предметами. Система состоит из проектора на моторизованной платформе, контроллера Kinect и специализированного программного обеспечения. В процессе работы формируется трёхмерная карта окружающего пространства, которая затем использ...
  (читать дальше)

Toshiba выпускает самые быстрые в мире SDHC-карты
Корпорация Toshiba анонсировала высокопроизводительные карты памяти SDXC и SDHC новой линейки EXCERIA. Название EXCERIA образовано от английских слов excellent и experience — «превосходный» и «опыт». Карты выполнены в соответствии со стандартом SD Memory Card Standard Ver.3.0 UHS-I и разделены на три группы: Type 1, Type 2 и Type HD. По заявлению производителя, изделия серии Type 1 являются са...
  (читать дальше)

Разработана программа для автоматического создания комиксов
Сотрудники Хэфейского технологического университета (Китай) разработали приложение Movie2Comics, способное формировать комиксы на основе видеосцен в полностью автоматическом режиме, без участия человека. Исследователи заявляют, что это первая программа подобного рода. Другие приложения для создания комиксов лишь помогают дизайнерам, но не способны формировать графические фрагменты самостоятельно...
  (читать дальше)

Гипотеза о комете Кловис получила новое подтверждение
Геологи обнаружили новые доказательства того, что около 12 900 лет назад в планету врезался массивный астероид или комета. Тот период, известный как молодой дриас, отмечен необычными холодами вкупе с вымиранием многих крупных животных Северной Америки, в том числе мамонтов, мастодонтов и саблезубых кошек. Намёки на то, что произошло в действительности, найдены в тонком слое осадка на дне озера...
  (читать дальше)

Новое вещество быстро уничтожает опухоль на печени
Учёные из Университета содружества Виргинии (США) идентифицировали новое соединение, которое быстро уничтожает клетки гепатоцеллюлярной карциномы (HCC), чаще всего встречающегося типа рака печени и пятого по распространённости среди всех онкозаболеваний. При этом, что важно, не наблюдается никакой токсичности по отношению к здоровым тканям. Соединение, фактор хинолинового ингибитора 1 (FQI1), блок...
  (читать дальше)

Протезы могут управляться нервами и передавать на них «осязательные» ощущения
Помимо протезов конечностей, управляющихся периферической нервной системой по беспроводному соединению, сегодня разрабатывается также «протезирующая кожа», способная передавать «осязательные» ощущения носителю. Исследователи из Кембриджского центра восстановления мозга (Великобритания) трудятся над технологией передачи команд по беспроводному интерфейсу от носителя протеза к частям его механичес...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)