Солнечные элементы могут стать гибкими

Фотоаноды в солнечных элементах, сенсибилизированные красителем (Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC), обычно делают из нанопористой пленки двуокиси титана или нанокристаллов окиси цинка. Однако эти толстые размером микроны пленки ломки и легко трескаются при изгибе субстрата.

Группа китайских исследователей из Сингапура создали массивы из нанопроволок окисла цинка на пластичных проводящих субстратах, используя низкотемпературный гидротермальный метод. Исследователи обнаружили, что нанопроволоки устойчивы к растрескиванию, поскольку не накапливают напряжение благодаря зазорам между ними. Субстрат с нанопроволоками может изгибаться до кривизны радиуса 2 мм без растрескивания. Более того, гибкие DSSC на этом субстрате сохраняют эти свойства.

Ученые вырастили пленку нанопроволок из окиси цинка на прозрачном субстрате окиси индия и олова с помощью гидротермальной декомпозиции хлорида цинка в водном растворе при температуре 80—95º С. Затем они погрузили пленку окиси цинка в раствор рутения, чтобы сформировать рабочие электроды. Далее был изготовлен противоэлектрод посредством электронно-лучевого покрытия на другой пластический субстрат платиновой пленки толщиной 50 нм. Конечной операцией для получения гибкой ячейки было связывание нанопроволочного рабочего электрода с платиновым противоэлектродом, оставляя при этом зазор 50 мкм между ними. Это значит, что жидкий электролит мог просачиваться в устройство.

Когда солнечный луч через прозрачный слой окисла индия и олова падает на ячейку, краситель поглощает свет и генерирует возбужденные электроны, которые инжектируются в окись цинка и затем переносятся к электродам через массив нанопроволок. Впоследствии электроны передаются через внешнюю цепь на противоэлектрод, где они переходят в электролит.

Ученые заявляют, что стоимость процесса невелика, и он может быть использован для массового производства гибких DSSC.