Zonne-energie is de onbepaalde toekomst

Sensibilisatoren zijn donkergekleurde verbindingen die licht absorberen en de energie ervan omzetten in elektrische energie door elektronen vrij te geven en"injecteren" ze in de halfgeleider. Tot nu toe hebben de sensibilisatoren die worden gebruikt in met kleurstof gesensibiliseerde zonnecellen ofwel een relatief korte levensduur of vereisen het gebruik van zeer zeldzame en dure metalen. Daarom is de heilige graal van fotovoltaïsch onderzoek de ontwikkeling van sensibilisatoren die ijzer gebruiken - een metaal dat zowel milieuvriendelijk is als het meest voorkomende overgangsmetaal op aarde.

Jarenlang zijn experts van mening dat ijzerverbindingen niet geschikt zijn voor deze toepassingen omdat hun levensduur in aangeslagen toestand na het absorberen van licht te kort is om te worden gebruikt voor energieproductie. Ongeveer zeven jaar geleden veranderde deze situatie met de ontdekking van een nieuw type ijzerverbinding met N-heterocyclisch carbeen (NHC).

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Edwin Constable en professor Catherine Housecroft van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Basel bestudeert deze verbindingen al vele jaren. Het team onder leiding van de projectleider, dr. Mariia Becker, rapporteert nu in het vakblad Dalton Transactions de resultaten van hun gebruik van sensibilisatoren op basis van de nieuwe NHC-familie.

Een beetje azijn en vet

& quot;We wisten dat we materialen moesten ontwikkelen die hechten aan het oppervlak van halfgeleiders, waarvan de eigenschappen het ook mogelijk maakten om de opstelling van functionele lichtabsorberende componenten op het oppervlak te optimaliseren," legde Becker uit.

De onderzoekers reageerden op deze uitdagingen in een tweeledige benadering: ten eerste integreerden ze carbonzuurgroepen (zoals gevonden in azijn) in ijzerverbindingen om ze aan het halfgeleideroppervlak te binden. Ten tweede voegden ze lange koolstofketens toe om de oppervlaktelaag vloeibaarder en gemakkelijker te fixeren te maken, waardoor de verbinding&vettig werd."

Deze met kleurstof gesensibiliseerde zonnecelprototypes behaalden slechts een algemeen rendement van 1%, terwijl het rendement van de huidige commerciële zonnecellen van' ongeveer 20% bedraagt."Desalniettemin vormen de resultaten een mijlpaal en zullen ze verder onderzoek naar deze nieuwe materialen aanmoedigen," Becker gelooft heilig.