Come spiegare ai bambini la cella di graetzel

Aron Walsh (Imperial College di Londra, Regno Unito) "Nuove avventure

Michael Graetzel ha scoperto il fotovoltaico molecolare, essendo il primo a concepire e realizzare fotosistemi mesoscopici basati su raccoglitori di luce molecolari che convertono la luce in elettricità in modo molto efficiente. Ormai la nuova generazione di celle solari nata dalla sua ricerca è in grado di rivaleggiare e persino superare le prestazioni del fotovoltaico convenzionale. A lui va il merito di aver spostato il campo del fotovoltaico oltre il principio dell'assorbimento della luce attraverso i diodi, fino al livello molecolare. Il suo rivoluzionario progetto di cella ha presentato un nuovo paradigma, poiché presenta una giunzione mesoscopica tridimensionale, in contrasto con l'architettura planare p-n utilizzata nelle celle solari convenzionali. Il prototipo di questa nuova famiglia di celle fotovoltaiche è la cella solare sensibilizzata ai coloranti (DSC), detta anche "cella di Graetzel", che impiega molecole di coloranti, pigmenti o punti quantici come sfruttatori di luce. Questi sono legati in superficie su un supporto formato da un array di nanocristalli colloidali di un semiconduttore ad ampio band gap, come TiO2 o SnO2, come substrato chiave per la cattura degli elettroni. Il film mesoporoso è infiltrato con un elettrolita redox o un conduttore di buche allo stato solido per effettuare il trasporto di carica verso il contatto posteriore della cella.

Operazione: Jobsuche

Introduzione: Come costruire e utilizzare una DSSC (Dye-Sensitized Solar Cell) + una discussione su energia ed efficienzaLo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili è fondamentale per sostenere la domanda di energia della società moderna. L'AIE ha calcolato che l'utilizzo di energia a livello mondiale è aumentato del 10% dal 1990 al 2008 e si prevede che questo numero aumenterà nei prossimi decenni. Allo stesso tempo, le fonti di energia attualmente predominanti pongono serie minacce all'ambiente e alla salute umana. La combustione di combustibili fossili - gas naturale, carbone e petrolio - rilascia nell'atmosfera gas serra nocivi, contribuisce all'acidificazione degli oceani e crea inquinamento con costi sia economici che sociali.

L'energia solare è una soluzione particolarmente promettente per il fabbisogno energetico mondiale. La Terra assorbe ogni anno quasi 4 milioni di exajoule di energia solare e basterebbe meno di un'ora di questa energia totale per alimentare l'umanità per un anno intero.

Vi spiegherò come si assemblano le celle solari sensibilizzate ai coloranti e come possono alimentare un dispositivo elettronico, in questo caso una calcolatrice.Aggiungi un suggerimentoPoni una domandaCommentaDownloadFase 1: Raccogliere i materialiEcco i materiali necessari per questo progetto:

Costruzione di una cella solare sensibilizzata ai coloranti

Anders Hagfeldt ha dedicato gran parte della sua vita alla ricerca sulla chimica delle celle solari, negli ultimi sei anni in Svizzera con ricercatori di tutto il mondo. Presto tornerà all'Università di Uppsala, dove assumerà la carica di vicerettore nel gennaio 2021.

La decisione ufficiale del governo svedese è stata presa il 19 novembre, ma lui era stato proposto come nuovo vicerettore dell'Università di Uppsala già a giugno. Quando parliamo su Zoom, un paio di mesi dopo, la notizia ha avuto il tempo di essere assimilata.

"Sarà estremamente emozionante e un'esperienza meravigliosa. Detto questo, concludere la mia ricerca a Losanna è un'impresa non da poco. Quando si prende una decisione del genere, gli effetti non si limitano a se stessi".

"È stato bello allenare i giovani e vedere il loro sviluppo. Credo che questa stessa sensazione sia tornata come supervisore di ricerca. Non c'è niente di più bello di quando un dottorando si presenta entusiasta di un'idea, quando ci si rende conto che ha iniziato a pensare e a creare idee".

Michael Grätzel al GYSS 2020 - Il fotovoltaico molecolare e l'industria

Una cella solare a perovskite (PSC) è un tipo di cella solare che include un composto con struttura a perovskite, più comunemente un materiale ibrido organico-inorganico a base di alogenuri di piombo o stagno, come strato attivo per l'assorbimento della luce.[1][2] I materiali a perovskite, come gli alogenuri di piombo metilammonio e gli alogenuri di piombo cesio completamente inorganici, sono economici da produrre e semplici da realizzare.

L'efficienza dei dispositivi su scala di laboratorio che utilizzano questi materiali è aumentata dal 3,8% nel 2009[3] al 25,7% nel 2021 in architetture a singola giunzione,[4][5] e, nelle celle tandem a base di silicio, al 29,8%,[4][6] superando l'efficienza massima raggiunta nelle celle solari a singola giunzione di silicio. Le celle solari di perovskite sono state quindi la tecnologia solare in più rapido sviluppo a partire dal 2016[aggiornamento].[1] Con il potenziale di raggiungere efficienze ancora più elevate e costi di produzione molto bassi, le celle solari di perovskite sono diventate commercialmente interessanti. I problemi principali e i temi di ricerca includono la loro stabilità a breve e a lungo termine.[7]

Le materie prime utilizzate e i possibili metodi di fabbricazione (come varie tecniche di stampa) sono entrambi a basso costo.[8] Il loro elevato coefficiente di assorbimento consente a film ultrasottili di circa 500 nm di assorbire l'intero spettro solare visibile.[9] L'insieme di queste caratteristiche consente di creare moduli solari a basso costo, ad alta efficienza, sottili, leggeri e flessibili. Le celle solari di perovskite sono state utilizzate per alimentare prototipi di elettronica wireless a bassa potenza per applicazioni di Internet delle cose alimentate dall'ambiente[10] e possono contribuire a mitigare il cambiamento climatico[11].