Esta es una imagen de microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM) de grafeno estructurado en forma de panal en 3D. El nuevo material puede reemplazar al platino en las células solares sensibilizadas con colorante, prácticamente sin pérdida de capacidad de generación. Crédito:Hui Wang
Uno de los tipos de células solares más prometedores tiene algunos inconvenientes. Un científico de la Universidad Tecnológica de Michigan puede haber superado uno de ellos.
Las células solares sensibilizadas por colorante son delgadas, flexible, fácil de hacer y muy bueno para convertir la luz del sol en electricidad. Sin embargo, un ingrediente clave es uno de los metales más caros del planeta:el platino. Si bien solo se necesitan pequeñas cantidades, a $ 1, 500 una onza, el costo del metal plateado sigue siendo significativo.
Yun Hang Hu, el profesor Charles y Caroll McArthur de ciencia e ingeniería de materiales, ha desarrollado un nuevo, material económico que podría reemplazar al platino en las células solares sin degradar su eficiencia:grafeno 3D.
El grafeno regular es una famosa forma bidimensional de carbono de solo una molécula de espesor. Hu y su equipo inventaron un enfoque novedoso para sintetizar una versión 3D única con una estructura en forma de panal. Para hacerlo combinaron óxido de litio con monóxido de carbono en una reacción química que forma carbonato de litio (Li 2 CO 3 ) y el grafeno en forma de panal. El Li 2 CO 3 ayuda a dar forma a las láminas de grafeno y las aísla unas de otras, Previniendo la formación de grafito de variedad de jardín. Es más, las partículas de Li2CO3 se pueden eliminar fácilmente del grafeno con estructura de panal de abeja 3D mediante un ácido.
Los investigadores determinaron que el grafeno en forma de panal 3D tenía una conductividad excelente y una alta actividad catalítica. planteando la posibilidad de que pueda utilizarse para almacenamiento y conversión de energía. Así que reemplazaron el contraelectrodo de platino en una celda solar sensibilizada con colorante por una hecha de grafeno en forma de panal de abejas 3D. Luego pusieron la celda solar a la luz del sol y midieron su salida.
La celda con el contraelectrodo de grafeno 3D convirtió el 7,8 por ciento de la energía solar en electricidad. casi tanto como la celda solar convencional que usa platino costoso (8 por ciento).
Sintetizar el grafeno en forma de panal 3D no es caro ni difícil, dijo Hu, y convertirlo en un contraelectrodo no supuso ningún desafío especial.
El artículo que describe el trabajo, "Grafeno estructurado en forma de panal 3D y su alta eficiencia como catalizador de contraelectrodo para células solares sensibilizadas por colorante, "escrito en coautoría por Hu, Hui Wang, estudiante graduado de Michigan Tech, Franklin Tao de la Universidad de Notre Dame, Dario J. Stacchiola del Laboratorio Nacional Brookhaven y Kai Sun de la Universidad de Michigan, fue publicado en línea el 29 de julio en la revista Edición internacional Angewandte Chemie .
