(PhysOrg.com) -- I nanotubi semiconduttori di Titania cresciuti sulla superficie delle fibre di carbonio assomigliano più alle setole di una minuscola spazzola per capelli che a una cella solare, ma la nuova configurazione potrebbe avere diversi vantaggi rispetto alle celle solari piatte convenzionali. Ad esempio, le celle flessibili a forma di tubo possono catturare la luce da tutte le direzioni e persino avere il potenziale per essere tessute in vestiti e carta per nuove applicazioni. Ma nell'attuale fase di sviluppo, i ricercatori stanno cercando di trovare un semplice, metodo a basso costo per la fabbricazione di celle solari a forma di tubo di alta qualità.

Un team di ricercatori del Georgia Institute of Technology di Atlanta, Georgia, e Università di Xiamen a Xiamen, Cina, hanno recentemente sviluppato un nuovo metodo per preparare il biossido di titanio uniforme (TiO ₂ ) nanobarre su fibre di carbonio. Il nuovo metodo presenta vantaggi rispetto al metodo sol-gel comunemente usato, che richiede alte temperature e può causare crepe nei materiali. Il nuovo studio è pubblicato in un recente numero del Giornale della Società Chimica Americana .

“Questo lavoro dimostra un metodo innovativo per coltivare TiO in grappoli ₂ nanobarre su substrati flessibili che possono essere applicati a dispositivi flessibili per la raccolta e lo stoccaggio di energia, "Ha detto il coautore Wenxi Guo del Georgia Institute of Technology e dell'Università di Xiamen PhysOrg.com .

La fabbricazione di celle solari simili a tubi è impegnativa a causa dei molteplici passaggi coinvolti, che includono la trasformazione del foglio di Ti puro in TiO ₂ nanotubi, rivestimento delle fibre di carbonio con le nanobarre, e disponendo uniformemente i nanorod sulle fibre. Come spiegano i ricercatori, una soluzione ideale per la preparazione di TiO ₂ nanostrutture su fibre di carbonio è farle crescere direttamente sulla superficie della fibra. Lo hanno fatto qui usando un metodo "dissolve and grow" per trasformare Ti in TiO monocristallino allineato verticalmente ₂ nanobarre su fibre di carbonio.

Quindi, nel tentativo di migliorare ulteriormente le prestazioni del dispositivo, i ricercatori hanno utilizzato un metodo "etch and grow" per incidere i nanorod in matrici rettangolari utilizzando un trattamento idrotermale con acido cloridrico.

Dopo aver assemblato le fibre di carbonio ricoperte di nanorod come fotoanodi in celle solari sensibilizzate a colorante (DSSC) a forma di tubo, i ricercatori hanno testato sperimentalmente le prestazioni delle celle solari. I risultati hanno mostrato che la configurazione di nanobarre rettangolari ha raggiunto un'efficienza di conversione dell'energia dell'1,28%, rispetto allo 0,76% per la configurazione non raggruppata. I ricercatori attribuiscono la differenza alla superficie più ampia delle nanobarre raggruppate, che consente l'assorbimento di più molecole di colorante, con conseguente maggiore eccitazione degli elettroni.

L'ampia superficie conferisce alle celle solari a forma di tubo la capacità di catturare la luce da tutte le direzioni, che potrebbe renderli attraenti per applicazioni sotto la luce solare intensamente forzata. Oltre alle celle solari, il metodo per coltivare TiO ₂ i nanofili su fibre di carbonio potrebbero essere estesi alla fabbricazione di fotocatalizzatori e batterie agli ioni di litio. Ma forse l'applicazione più singolare sarebbe quella di intrecciarli in tessuti.

“In futuro, possiamo introdurre fibre di carbonio o altri materiali di carbonio come controelettrodi per questa configurazione, disse Guo. “In questo caso, possiamo fabbricare DSSC solo basati su materiali in carbonio e TiO ₂ promettenti per applicazioni su tessuti e carta. Potremmo anche pianificare di fare del lavoro ibrido per acquisire diverse fonti di energia basate su questa configurazione”.

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Tutti i diritti riservati. Questo materiale non può essere pubblicato, trasmissione, riscritto o ridistribuito in tutto o in parte senza l'espresso permesso scritto di PhysOrg.com.