Paano Gumawa ng Dye-Sensified Solar Cell o Solar Cell mula sa Fruit Tea

Ang pagbabago ng mga solar-sensitized solar cell ay nagpalawak ng potensyal ng aparato hanggang sa puntong ito ay maaaring ganap na matanggal ang magastos na mga solar cell ng silikon.

Ipinapaliwanag ng sumusunod na artikulo kung paano mo madaling mabubuo ang maraming nalalaman na pang-solar na solar cell na gumagamit ng napaka-ordinaryong mga materyales.

Ang eksperimentong ito ay umaasa sa konsepto ng paggamit ng organikong tambalan sa mga halaman, partikular ang mga organikong tina upang kumilos bilang mga nagbibigay ng electron sa mga solar cell.

Sa halip na isang semiconductor material silicon sa solar cell, gumamit kami ng titanium oxide (TiO2), na isa ring semiconductor. Pinapayagan ito ng mga katangian ng TiO2 na sumipsip ng sikat ng araw kahit na mas mahusay kung ito ay 'sensitized' na may isang pangulay na organik.

Ang kahusayan ng solar-sensitized solar cells ay 7% mas mataas kaysa sa isang third ng kahusayan ng maginoo solar cells. Bagaman hindi ito isang malawak na kalamangan, ang mga solar-sensitized solar cell ay mas mura dahil sa mas simpleng proseso ng paggawa kumpara sa mga cell ng silikon na kumplikado din.

Ang Solar Cell ng Kinabukasan?

Bagaman maaaring tumagal ng ilang taon bago maging matagumpay sa komersyo ang mga pang-solar na sensitibong solar, mananatili ito sa tamang landas sa kondisyon na malutas ang ilang mga isyu.

Una, ang mga pangmatagalang isyu sa katatagan ng mga cell ay kailangang talakayin dahil sa paglaon ay napinsala ito ng oxygen sa paglipas ng panahon.

Ang isang angkop na tinain ay maaaring makuha mula sa mga raspberry o fruit tea. Idagdag sa ilang iba pang mga bahagi tulad ng low-emissivity (low-E) na baso at titanium oxide, at nasa iyong sarili ang lahat ng mga sangkap upang maitayo ang kit. Sa eksperimentong ito, gumagamit kami ng roseship tea para sa pulang pangulay.

Mga Materyal na Kinakailangan

• Salamin ng sheet (mga piraso) na may kasalukuyang nagsasagawa ng layer sa isang gilid. Magagamit ang mga ito sa mga kit at maaaring makita sa online. Bilang kahalili, maaari kang pumunta sa low-E na baso at ang mga ito ay maaaring makuha mula sa mga glazier, dahil ang materyal ay isinasama sa pagmamanupaktura ng mga thermal insulation windows. Inirerekumenda namin ang pagkuha ng dalawang piraso na may sukat na 5 x 2 cm.
• TiO2 at polyethylene glycol. Ang huli ay isang karaniwang sangkap sa iba't ibang mga pamahid ngunit sa eksperimentong ito, ginagamit ito upang suspindihin ang titanium oxide.
• Ang mga item na ito ay maaaring mabili mula sa isang lokal na kimiko. Dapat mo ring tiyakin na ang polyethylene glycol ay may isang molekular bigat na 300 bilang karagdagan sa pagiging likido.
• Kung binili mo ang iyong kit sa internet, karaniwang kasama nito ang isang puting suspensyon, na ginagawang mas madali ang mga bagay. Maaari mong malaman sigurado na ang laki ng maliit na butil ng TiO2 ay tumpak (tinatayang 20nm) at makinis na nakahiwalay, na kung saan ay lubos na mapaghamong makuha kung ginagawa mo ito mismo.
• Maaari kang magsama ng puting toothpaste, Tipp-Ex, puting pintura o mga katulad na sangkap na binubuo ng titanium oxide bilang isang pagpapaputi.
• Sa eksperimentong ito, gumamit kami ng solusyon ng yodo sa 65% ethanol bilang isang electrolyte. Bagaman mahusay itong gumaganap, gumagawa lamang ito ng isang-katlo ng mas kasalukuyang bilang ng karaniwang electrolyte.
• Ang prutas na tsaa na ginamit sa aming pagsubok ay ang rosehip, ngunit gumagana rin ang hibiscus.
• Isang kalan sa gas camping at mas magaan.
• Isang stand ng laboratoryo na may clamp, ring at ang screen. Ang pagpapaandar ng screen ay upang suportahan ang baso habang nagbe-bake.
• Isang pipette ngunit kung wala kang anumang, ang isang kutsarita ay maaaring magamit ng kapalit sa pamamagitan ng pagpayag sa suspensyon ng titanium oxide na mag-dribble sa baso.
• Mga tweeter, takure, teko, hairdryer at Sellotape.
• Isang sheet ng aluminyo palara.
• Isang petri dish o isang regular na flat mangkok o plate ng sopas.
• Pencil na lapis at isang piraso ng baso o plastic card para sa pagkalat ng titanium oxide.
• Isang hanay ng multimeter.

Paano Gumagana ang mga Dye-sensitized Solar Cells

Ang pagbuo ng isang solar-sensitized solar cell ay binubuo ng dalawang flat sheet ng baso na may isang electrically conductive layer sa isang gilid. Ang kondaktibong patong ay karaniwang ginawa mula sa isang metal oxide.

Ang isang reedy na patong (tinatayang 10 μm) ng mga kristal ng TiO2 na may sukat na tungkol sa 20 nm na pinaghurnong magkasama upang lumikha ng isang porous layer, ay nakilala sa pagitan ng dalawang piraso ng baso.

Pagkatapos, ang tinain ay inilalagay sa porous coating na ito. Sa industriya, ang tinain na pinili para sa sensitized solar cells ay naglalaman ng marangal na metal ruthenium.

Gayunpaman, natural na magagamit ang mga pulang tina ay maaaring magamit para sa pagsubok na nilayon. Dahil sa hindi kapani-paniwalang mga sukat ng minuscule ng mga kristal na titanium oxide at mga puwang sa pagitan nila, ang istrukturang may butas na porous ay naglalaman ng isang malaking mabisang lugar sa ibabaw at ang pantakip ng tina ay lubos na manipis.

Ito ay mahalaga para sa tamang operasyon dahil ang tinain ay isang masamang de-koryenteng conductor.

Sa sandaling ang isang ilaw na sinag ay tumama sa isang tinain na Molekyul, nag-shoot ito ng isang electron sa titanium dioxide.

Ang mga electron ay nagtitipon sa kondaktibong patong (working electrode) na nakaposisyon sa pagitan ng titanium oxide at ng glass sheet.

Ang isa pang kondaktibong layer ay kinakailangan sa flip side upang gumana bilang isang counter electrode, at ang puwang sa pagitan ng mga electrode ay binibigyan ng isang electrolyte solution.

Dito inilalapat ang simpleng solusyon sa iodine salt kaysa sa pang-industriya acetonitrile electrolyte na napaka-pabagu-bago at nakakalason. Ang mga tri-iodide Molekyul sa electrolyte solution ay 'sapilitang' na maabot sa counter electrode upang mabuo ang mga iodide Molekyul.

Mangyayari lamang ito kung ang isang katalista ay ipinakilala sa elektrod at doon pumapasok ang grapayt mula sa lapis. Para sa antas ng industriya, ang ginamit na katalista ay napakamahal na platinum.

Ang eksperimentong ito ay nangangailangan ng mga electron. Ang labis ng mga electron sa iba pang elektrod ay gumagawa ng isang potensyal na elektrikal na maaaring ma-tap sa.

Ang isang kasalukuyang daloy ay maaaring mangyari kung ang mga electrodes ay konektado sa labas gamit ang isang pag-load.

Ang mga iodide Molekyul sa loob ng solusyon ay talikuran ang mga electron sa tinain at nagko-convert sa mga tri-iodide Molekyul habang proseso na bilang kapalit nakumpleto ang de-koryenteng circuit.

Ang substrate ng solar cell ay isang normal na baso ng window na may lapad na 2mm na may malinaw, conductive metal oxide layer (tulad ng Zinc Oxide). Nakalulungkot, ang patong na ito ay hindi maaaring gawin sa iyong sarili.

Hakbang sa Pamamaraan

Ang mga sunud-sunod na pamamaraan ng paggawa ng solar-sensitized solar cell ay inilalarawan sa ibaba sa pamamagitan ng mga paliwanag at larawan.

Ang laki ng maliit na butil ng pulbos na titan ay nasa paligid ng 15-25 nm, tulad ng ipinakita sa ibaba.

1. Paghaluin ito sa polyethylene glycol , na kung saan ay isang may langis na emulsifying agent, at pukawin nang mabuti ang sabaw hanggang sa makamit ang isang viscous cream.

2) Para sa electrolyte, maaari kang pumili ng yodo sa ethanol, ngunit ang mga resulta ay maaaring mas mababa sa average kumpara sa magagamit na komersyo na redox electrolyte.

3) Grab ng isang yunit ng multimeter at itakda ang saklaw ng paglaban upang malaman kung aling bahagi ng piraso ng salamin ang nakagagawa.

4) Susunod, i-secure ang baso sa mesa gamit ang Sellotape habang inilalagay ang kondaktibo na bahagi upang harapin.

5) Kung mayroon kang pipette, hilahin ang ilan sa TiO2 cream o i-paste, at ilagay ang maraming patak sa kondaktibo na ibabaw ng baso.

6) Pagkatapos, gamit ang isang plastic card o ibang baso, basahin nang husto ang mga patak. Subukang kumuha ng isang pare-parehong amerikana sa pamamagitan ng malumanay na pagdulas ng piraso ng baso sa Tio2 paste.

7) Susunod, hilahin ang Sellotape pataas sa paligid ng baso palayain ito mula sa mesa.

8) Inirerekumenda namin ang pagluluto sa patong sa isang oven o sa isang bukas na apoy tulad ng isang gas stove. Ang inaasahang temperatura ay sa paligid ng 450 ° C. Kapag naitakda na ito, ayusin ang screen ng suporta sa pamamagitan lamang ng ilang sentimetro sa itaas ng apoy ng burner at iposisyon ang piraso ng baso na may TiO2 na patong sa tuktok nito.

9) Ang layer ng titanium oxide ay babaguhin ang kulay nito sa kayumanggi sa simula ng baking pamamaraan dahil sa organikong nilalaman nito. Ngunit kailangan mong tiyakin na ang kulay ng mga pagbabago sa TiO2 sa puti sa pagtatapos ng proseso.

10) Masidhi naming pinapayuhan na payagan ang tamang oras ng paglamig para sa baso kung hindi man ay may pagkakataong mabasag ito. Ang isang tip ay i-slide ang baso sa isang mas malamig na lugar (karaniwang malapit sa gilid) at hindi ito mabilis na ilipat ito mula sa mainit na screen.

11) Panahon na upang ihanda ang fruit tea na may kumukulong tubig. Sa aming eksperimento, gumamit kami ng mas kaunting tubig at maraming mga tea bag. Ibuhos ang serbesa na solusyon ng prutas na tsaa sa isang malaking mangkok. Kung wala kang mga fruit tea bag, maaari kang sumama sa red beet juice, raspberry juice o kahit pulang tinta.

12) Kapag nakamit ang piraso ng baso sa paligid ng temperatura sa silid, maaari mong maingat na i-slide ito sa mangkok at payagan itong magbabad sa loob ng maraming minuto.

13) Habang sumasailalim ang proseso ng pambabad, maaari mong simulang takpan ang kondaktibo na bahagi ng isang pangalawang piraso ng baso na may maraming grapayt na makukuha mula sa isang lapis ng tingga. Ang patong na ito ay gagana bilang isang katalista para sa pagdadala ng mga electron sa electrolyte mula sa elektrod.

14) Pagkatapos, ilabas ang kondaktibo na piraso ng baso mula sa paliguan ng tsaa. Ang layer ng titanium oxide ay mahihigop ang kulay ng tsaa (sumangguni sa gitna ng larawan). Pagkatapos nito, banlawan ang baso ng malinis na tubig o etanol at gumamit ng isang hairdryer upang mapupuksa ang bawat patak ng tubig .

15) Susunod, ayusin ang dalawang piraso ng salamin kasama ang mga kondaktibong ibabaw na nakaharap sa isa't isa at ang mga dulo ay nakabaluktot. Dapat mong alagaan nang mabuti na ang parehong mga baso ay hindi mawala dahil maaari itong maging sanhi ng hadhad ng TiO2.

16) Pagkatapos nito, ang mga piraso ng salamin ay maaaring hawakan nang sama-sama gamit ang mga clip ng papel (bahagyang nabago o gumagamit ng normal na Sellotape na nakabalot sa kanila.

17) Ngayon, idagdag ang electrolyte sa pagitan ng dalawang piraso ng salamin. Inirerekumenda na maglagay ka ng ilang patak ng electrolyte sa bawat panig ng mga piraso ng salamin at iguguhit sila sa pagitan ng mga baso dahil sa pagkilos ng capillary.

18) Iyon lang, ang iyong fruit juice based dye-sensitized solar cell ay handa na para sa pagsubok. Gamit ang multimeter maaari mong sukatin ang boltahe (sa paligid ng 0.4 V) at kasalukuyang (mga 1 mA). Dahil sa pag-iilaw ng studio, ang mga resulta ay magkakaiba-iba ng kaunti. Bukod dito, maaari kang gumamit ng maraming mga clip ng crocodile upang mapalawak ang maraming mga cell sa serye.

Hindi namin papansinin ang hakbang ng pag-sealing ng mga piraso ng salamin, tulad ng ginagawa sa mga industriyalisadong pang-solar na sensitibong solar cells. Pinapayagan kaming magamit muli ang mga piraso ng baso at sa kasong iyon, ang kailangan mo lang gawin ay paghiwalayin ang mga ito at hugasan nang husto ang kanilang mga ibabaw ng tubig at dahan-dahang kuskusin ito. Dahil ang ganap na pag-aalis ng takip na grapayt ay hindi posible, kaya pinapayuhan naming gamitin muli ang counter-electrode na baso para sa eksaktong layunin sa mga eksperimento sa hinaharap.

Kagandahang-loob ng imahe: youtube.com/watch?v=Jw3qCLOXmi0