Questa è un'immagine di microscopia elettronica a scansione a emissione di campo (FESEM) di grafene strutturato a nido d'ape 3D. Il nuovo materiale può sostituire il platino nelle celle solari sensibilizzate con colorante praticamente senza perdita di capacità di generazione. Credito:Hui Wang
Uno dei tipi più promettenti di celle solari presenta alcuni inconvenienti. Uno scienziato della Michigan Technological University potrebbe averne superato uno.
Le celle solari sensibilizzate al colorante sono sottili, flessibile, facile da realizzare e molto bravo a trasformare la luce del sole in elettricità. Però, un ingrediente chiave è uno dei metalli più costosi del pianeta:il platino. Mentre sono necessarie solo piccole quantità, a $ 1, 500 l'oncia, il costo del metallo argenteo è ancora significativo.
Yun Hang Hu, il professore di scienza e ingegneria dei materiali Charles e Caroll McArthur, ha sviluppato un nuovo, materiale poco costoso che potrebbe sostituire il platino nelle celle solari senza degradarne l'efficienza:il grafene 3D.
Il grafene regolare è una forma di carbonio notoriamente bidimensionale, spessa solo una molecola o giù di lì. Hu e il suo team hanno inventato un nuovo approccio per sintetizzare una versione 3D unica con una struttura a nido d'ape. Fare così, hanno combinato l'ossido di litio con il monossido di carbonio in una reazione chimica che forma il carbonato di litio (Li 2 CO 3 ) e il grafene a nido d'ape. il Li 2 CO 3 aiuta a modellare i fogli di grafene e li isola l'uno dall'altro, prevenendo la formazione di grafite da giardino. Per di più, le particelle di Li2CO3 possono essere facilmente rimosse dal grafene 3D a nido d'ape mediante un acido.
I ricercatori hanno determinato che il grafene a nido d'ape 3D aveva un'eccellente conduttività e un'elevata attività catalitica, aumentando la possibilità che possa essere utilizzato per lo stoccaggio e la conversione di energia. Così hanno sostituito il controelettrodo di platino in una cella solare sensibile al colorante con uno fatto di grafene a nido d'ape 3D. Poi hanno messo la cella solare sotto il sole e ne hanno misurato la potenza.
La cella con il controelettrodo 3D in grafene ha convertito il 7,8% dell'energia solare in elettricità, quasi quanto la cella solare convenzionale che utilizza il costoso platino (8 percento).
La sintesi del grafene a nido d'ape 3D non è né costosa né difficile, ha detto Hu, e trasformarlo in un controelettrodo non ha posto sfide particolari.
L'articolo che descrive il lavoro, "Grafene strutturato a nido d'ape 3D e la sua elevata efficienza come catalizzatore controelettrodi per celle solari sensibilizzate a colorante, " coautore di Hu, Hui Wang, studente laureato in tecnologia del Michigan, Franklin Tao dell'Università di Notre Dame, Dario J. Stacchiola del Brookhaven National Laboratory e Kai Sun dell'Università del Michigan, è stato pubblicato online il 29 luglio sulla rivista Angewandte Chemie Edizione Internazionale .
