JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Väriaineherkistetyt aurinkokennot ovat lupaava vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Tampereen teknillisen yliopiston tutkijoiden Royal Society Open Science -lehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan olisi mahdollista korvata niissä nykyisin käytetty titaanidioksidi edullisemmalla ja ympäristöystävällisemmällä sinkkioksidilla.

Michael Grätzel kehitti uudenlaisen, väriaineherkistetyn aurinkokennon 1990-luvulla ja käynnisti alan tutkimuksen uuden aallon. Grätzel sai keksinnöstään Millennium-teknologiapalkinnon vuonna 2010. Grätzel-kennoissa käytetään yleensä titaanidioksidinanopartikkeleita, mutta myös muita materiaaleja on tutkittu. Yksi lupaavimmista on sinkkioksidi, joka on runsaan saatavuuden ansiosta edullista. Kennojen fotoanodeja on helppo valmistaa ympäristöystävällisesti suuressa mittakaavassa.

- Titaanidioksidi on edelleen aurinkokennosovelluksissa yleisimmin käytetty materiaali. Sinkkioksidilla on lupaavia ominaisuuksia, mutta siitä valmistetut kennot eivät ole olleet yhtä tehokkaita. Halusimme selvittää miksi, sanoo professori Nikolai Tkachenko TTY:n kemian ja biotekniikan laboratoriosta.

– Etsimme ultranopean spektroskopian avulla keinoja, joilla sinkkioksidikennojen tehokkuutta voitaisiin nostaa yhtä hyväksi tai jopa paremmaksi kuin titaanidioksidikennojen.

Aikaerotteista ultranopeaa spektroskopiaa (ultrafast transient absorption spectroscopy) tarvitaan, koska aurinkokennon sisällä tapahtuvat valokemialliset reaktiot ovat erittäin nopeita. - Havaitsimme, että fotoelektronit siirtyvät väriaineesta puolijohteeseen nopeammin titaanidioksidissa kuin sinkkioksidissa. Useissa kansainvälisissä tutkimuksissa on raportoitu vastaavia tuloksia, kertoo aiheesta väitöstutkimusta tekevä Kirsi Virkki.

Aurinkokennossa elektronit siirtyvät ulkoiseen piiriin puolijohdemateriaalin läpi. Mitä pidempi elektronien keskimääräinen vapaa matka puolijohteessa on, sitä todennäköisemmin ne pääsevät ulkoiseen virtapiiriin ja tuottavat sähköä. Jos elektronit jäävät loukkuun puolijohteeseen, ne yhtyvät ennen pitkää orgaaniseen väriaineeseen eikä sähköä muodostu.

– Yllätyimme huomatessamme, että titaanidioksidinäytteissä tämä elektronien rekombinaatio väriaineeseen tapahtui nopeammin kuin sinkkioksidinanopilareissa, sanoo Virkki.

Yksi havainnon mahdollinen selitys liittyy näytteiden rakenteeseen. Tutkijoiden sinkkioksidinäytteet koostuvat pitkistä, yksikiteisistä nanoputkista. Titaanidioksidinäytteet muodostuvat yksittäisten nanopartikkelien verkostosta, jolloin elektroni jää helpommin ”jumiin” nanohiukkasen sisään ja yhdistyy orgaaniseen väriaineeseen tuottamatta sähköä.

– Rekombinaatio tapahtuu sinkkioksidikennoissa hitaammin, mutta käytäntö on osoittanut, että titaanioksidikennoissa elektronien elinaika on kuitenkin riittävä tehokkaaseen sähköntuotantoon. Titaanidioksidiin perustuvia kennoja on tutkittu enemmän, mutta huolellisella suunnitelulla olisi täysin mahdollista valmistaa erittäin tehokkaita aurinkokennoja sinkkioksidista, Virkki sanoo.

Tutkimustulokset julkaistiin tieteellisessä Royal Society Open Science -lehdessä.

 
 

Pelottaako kuvien varmuuskopiointi verkkoon? Harkitse omaa pilveä

Viime vuonna otettiin huikeat 1,2 biljoonaa eli 1200 miljardia digitaalista valokuvaa1, joista noin 85 prosenttia älypuhelimilla. Kuvat säilyttävät muistojamme, jotta voimme palata myöhemmin niihin hetkiin, jotka muovaavat elämäämme ja kertovat tarinoitamme perheellemme ja ystävillemme. Puhelimen kadottaminen saattaa kuitenkin tarkoittaa myös näiden arvokkaiden muistojen hukkaamista. Niinpä on ehdottoman tärkeää varmistaa, että niistä on varmuuskopio.

Lue lisää...

Mitä IoT-rauta vaatii?

Pärjätäkseen IoT-markinoilla laitevalmistajien täytyy oppia innovoimaan nopeammin. IoT-sovelluksien kirjo on loppumaton ja menestyvät yritykset antavat kehittäjilleen mahdollisuuden jatkuvasti tunnistaa ja toteuttaa uusia ja yhä hyödyllisempiä tapoja valjastaa käyttöön antureita, monitoroida erityyppistä dataa ja ohjata laitteiden ekosysteemejä.

Lue lisää...
 
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2
ETN_fi Ensimmäinen AVR-pohjainen Arduino-kortti. Lisätietoja Mouserilta. https://t.co/7yazvkOkV1
ETN_fi Nokialle 2+ mrd euron sopimukset kiinalaisoperaattorien kanssa. https://t.co/LJ6OPq0kb7
ETN_fi Mercedes voittaa jatkossa F1- ja sähköformulakisoja On Semin tehonhallintatekniikalla. VB77 for WDC in 2019! https://t.co/EjpdlTQwop
ETN_fi Beneq's transparent Lumineq matrix displays just got a lot bigger. See https://t.co/FDvZwrVGId
 
 

ny template