Een van de meest veelbelovende typen zonnecellen heeft enkele nadelen. Een wetenschapper aan de Michigan Technological University heeft er misschien een overwonnen.

Kleurstofgevoelige zonnecellen zijn dun, flexibel, gemakkelijk te maken en heel goed in het omzetten van zonneschijn in elektriciteit. Echter, een belangrijk ingrediënt is een van de duurste metalen ter wereld:platina. Hoewel er slechts kleine hoeveelheden nodig zijn, voor $ 1, 500 een ons, de kosten van het zilverachtige metaal zijn nog steeds aanzienlijk.

Yun Hang Hu, de Charles en Caroll McArthur hoogleraar Materials Science and Engineering, heeft een nieuwe, goedkoop materiaal dat het platina in zonnecellen zou kunnen vervangen zonder hun efficiëntie te verminderen:3D-grafeen.

Regelmatig grafeen is een beroemde tweedimensionale vorm van koolstof, slechts een molecuul of zo dik. Hu en zijn team bedachten een nieuwe benadering om een ​​unieke 3D-versie met een honingraatachtige structuur te synthetiseren. Om dit te doen, ze combineerden lithiumoxide met koolmonoxide in een chemische reactie die lithiumcarbonaat vormt (Li ₂ CO ₃ ) en het honingraatgrafeen. de Li ₂ CO ₃ helpt de grafeenplaten vorm te geven en isoleert ze van elkaar, het voorkomen van de vorming van grafiet van tuinvariëteiten. Verder, de Li2CO3-deeltjes kunnen gemakkelijk worden verwijderd uit 3D-honingraatgestructureerd grafeen door een zuur.

De onderzoekers stelden vast dat het 3D-honingraatgrafeen een uitstekende geleidbaarheid en hoge katalytische activiteit had, het verhogen van de mogelijkheid dat het kan worden gebruikt voor energieopslag en -conversie. Dus vervingen ze de platina-tegenelektrode in een kleurstofgevoelige zonnecel door een gemaakt van het 3D-honingraatgrafeen. Daarna zetten ze de zonnecel in de zon en maten het vermogen.

De cel met de 3D-grafeen-tegenelektrode zette 7,8 procent van de zonne-energie om in elektriciteit, bijna net zoveel als de conventionele zonnecel die kostbaar platina gebruikt (8 procent).

Het synthetiseren van het 3D-honingraatgrafeen is niet duur of moeilijk, zei Hu, en het maken van een tegenelektrode vormde geen speciale uitdagingen.

Het artikel waarin het werk wordt beschreven, "3D-honingraatachtig gestructureerd grafeen en zijn hoge efficiëntie als tegenelektrode-katalysator voor kleurstofgevoelige zonnecellen, " co-auteur van Hu, Michigan Tech afgestudeerde student Hui Wang, Franklin Tao van de Universiteit van Notre Dame, Dario J. Stacchiola van Brookhaven National Laboratory en Kai Sun van de Universiteit van Michigan, werd op 29 juli online gepubliceerd in het tijdschrift Internationale editie van Angewandte Chemie .