染料敏化太阳能电池

Overview

资料来源: 德克萨斯州 & m 大学化学系, 塔玛拉。

今天的现代世界需要使用大量的能源。虽然我们利用煤和石油等化石燃料的能源, 这些来源是再生, 因此供应是有限的。为了保持我们的全球生活方式, 我们必须从可再生资源中提取能量。就丰度而言, 最有希望的可再生资源是太阳, 它为我们提供了足够多的太阳能, 足以使我们的地球多次得到充分的燃料。

那么我们如何从太阳中提取能量呢?自然是最先发现的: 光合作用是植物将水和二氧化碳转化为碳水化合物和氧气的过程。这一过程发生在植物的叶子, 并依赖于叶绿素色素, 颜色的叶子绿色。正是这些有色分子吸收了来自阳光的能量, 这吸收了能推动化学反应的能量。

1839年, 19 岁的法国物理学家爱德蒙?贝克勒尔在他父亲的实验室里做了实验, 创造了第一个光伏电池。他照亮了一个酸性溶液氯化银, 这是连接到铂电极产生电压和电流。1在19后期的th和前半部分 20th世纪中取得了许多发现和进展, 只有在 1954年, 贝尔实验室才建成了第一个实用太阳能电池。从二十世纪五十年代开始, 太阳能电池被用来为太空中的卫星供电。2

太阳能电池是利用光创造电流的电子设备。该视频演示了一种这种类型的细胞, 染料敏化太阳能电池 (DSSC) 的准备和测试。第一次发明在加州大学伯克利分校由布赖恩 O ' 里根和迈克尔 tzel, tzel 追求这项工作在高等理工é de 洛桑在瑞士, 高潮在第一高效率 DSSC 在1991年。3这些太阳能电池和植物一样, 使用染料来帮助利用来自太阳的能量。

Procedure

1. 准备2粘贴

  1. 大量出6克的胶体的2粉末, 并将其放置在砂浆中。
  2. 小心地将2-3 毫升的醋添加到2, 并开始研磨与杵的悬浮, 直到得到一个均匀的糊。研磨的作用是粉碎聚集在粉末中的团簇。
  3. 继续添加醋, 在〜1毫升增量, 而研磨, 高达〜9毫升总体积。在加入之前, 浆料的稠度应均匀, 无结块。最后的糊状物应厚, 但不要太厚, 不能挤出一个滴管瓶。
  4. 加入1滴肥皂到1毫升蒸馏水, 轻轻混合。
  5. 将碟状肥皂液添加到2悬浮液中, 轻轻搅拌, 小心不要产生气泡。
  6. 允许悬挂平衡15分钟。该碟肥皂作为表面活性剂, 以帮助使悬挂更容易蔓延到一个统一的电影在玻璃上。

2. 在玻璃上沉积的2

  1. 清洁两个导电玻璃滑板。用乙醇浸泡 kimwipe, 用它擦干净两片导电玻璃。将干净的幻灯片放在新的 kimwipe 上。
  2. 确定玻璃的哪一面

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Results

对于在步骤 6.5. 3-6. 5.4 中收集的每个数据点, 计算当前密度 (mA/cm2) 和功率密度 (兆瓦/cm2)。要计算电流密度, 请将电流除以在步骤2.7 中确定的胶片的表面面积。计算功率密度, 乘以电流密度的电压。为步骤6.3、6.4 和 6.5. 3-6. 5.4 中收集的数据绘制电流 (mA) 与电压 (mV)。为所有数据绘制当前密度与伏特的图。这应该靠近曲线的 "膝盖"。通过将最大功率 (兆瓦/cm

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Application and Summary

这部影片展示了一个简单的 DSSC 的准备和分析。

太阳能电池越来越普遍, 目前正在进行大量的研究来提高它们的性能。以硅半导体为基础的传统太阳能电池被用来制造在空间和地球上使用的太阳能电池板。丹佛国际机场利用了科罗拉多阳光明媚的气候, 拥有四太阳能阵列, 提供了6% 的机场能源需求。

DSSCs 的运行效率高达 15%,7?...

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References
  1. Williams, R. Becquerel Photovoltaic Effect in Binary Compounds. J Chem Phys, 32 (5), 1505-1514 (1960).
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  3. Regan, B., Gratzel, M. Nature, 353, 737-740 (1991).
  4. Miessler, G. L., Fischer, P. J., Tarr, D. A. Inorganic Chemistry, Pearson, 2014.
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Tags
Dye sensitized Solar CellsAlternative PhotovoltaicsSemiconductorPower EfficiencyHigh TemperaturesPhoton Incidence AnglesSilicon Solar CellsLow Light ConditionsManufacturing EasePlant based PigmentsTest SamplesElectron Energy LevelsLight AbsorptionEnergy BandsSemiconductorsConduction BandValence BandBandgap Energy

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0:04

Overview

0:58

Principles: Band Theory

2:19

Principles: Operation of Dye-sensitized Solar Cells

3:56

Protocol: Electrode fabrication

6:06

Protocol: Cell Construction and Evaluation

7:36

Representative Results

8:32

Applications

10:06

Summary

此集合中的视频:

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