Solenergi är den obestämda framtiden

Sensibilisatorer är mörkfärgade föreningar som absorberar ljus och omvandlar dess energi till elektrisk energi genom att frigöra elektroner och"injicera" dem in i halvledaren. Än så länge har de sensibilisatorer som används i färgsensibiliserade solceller antingen en relativt kort livslängd eller kräver användning av mycket sällsynta och dyra metaller. Därför är solcellsforskningens heliga gral utvecklingen av sensibilisatorer som använder järn - en metall som är både miljövänlig och den vanligaste övergångsmetallen på jorden.

I många år har experter ansett att järnföreningar inte är lämpliga för dessa applikationer eftersom deras livstid efter att ha absorberat ljus är för kort för att användas för energiproduktion. För ungefär sju år sedan förändrades denna situation i och med upptäckten av en ny typ av järnförening med N-heterocyklisk karben (NHC).

En forskargrupp ledd av professor Edwin Constable och professor Catherine Housecroft vid Institutionen för kemi vid universitetet i Basel har studerat dessa föreningar i många år. Teamet som leds av projektledaren, Dr Mariia Becker, rapporterar nu i facktidskriften Dalton Transactions resultaten av deras användning av sensibilisatorer baserade på den nya NHC-familjen.

Lite vinäger och fett

& quot;Vi visste att vi var tvungna att utveckla material som fäster vid ytan av halvledare, vars egenskaper också gjorde det möjligt att optimera arrangemanget av funktionella ljusabsorberande komponenter på ytan," Becker förklarade.

Forskarna svarade på dessa utmaningar i ett tvådelat tillvägagångssätt: För det första inkorporerade de karboxylsyragrupper (som finns i vinäger) i järnföreningar för att binda dem till halvledarytan. För det andra lade de till långa kolkedjor för att göra ytskiktet mer flytande och lättare att fixera, vilket gjorde föreningen"oljig."

Dessa färgsensibiliserade solcellsprototyper uppnådde bara en total verkningsgrad på 1 %, medan effektiviteten hos dagens kommersiella solceller har nått cirka 20 %."Icke desto mindre representerar resultaten en milstolpe och kommer att uppmuntra ytterligare forskning om dessa nya material," Becker tror bestämt.