סיקור מקיף

תאי-שמש זולים יהפכו יעילים יותר בזכות חומרים פעילים חדישים

שילוב מוצרים חדשים הביא להמרת אנרגיה בניצולת של 7.2%, שהינו ערך שיא לתאים מסוג זה – חומר-צבע אורגאני

קולטי שמש מבוססי גבישי סיליקון. באדיבות חברת אפלייד מאטיריאלס
קולטי שמש מבוססי גבישי סיליקון. באדיבות חברת אפלייד מאטיריאלס

הטכנולוגיה של תאי-שמש צועדת קדימה למרות שתי מגבלות משמעותיות: יעילות מועטת ומחירי ייצור גבוהים. בשיתוף פעולה עם החוקר סאטושי אושידה (Uchida) מאוניברסיטת טוקיו, מיכאל גראטצל (Grätzel) וקבוצת המחקר שלו ב"מכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ" בלוזאן הצליחו לפתח מְרַגֵּשׁים ((sensitizers חדישים שיוכלו לסייע בהגברת יעילותם של תאי-שמש זולים יחסית. אלו מבוססים על חומר-הצבע הידוע אינדולין (indoline).

לפני מספר שנים, החוקר גראטצל (Grätzel) פיתח תאי-שמש פוטואלקטרוכימיים זולים ופשוטים לייצור אשר מסוגלים לעמוד בחשיפה ארוכה לאור וחום. "תאי גראטצל" אלו מכילים שכבה מזוסקופית של חלקיקי תחמוצת טיטאניום (TiO2) המצופים בחומר-צבע פעיל – מְרַגֵּשׁ ((sensitizer. בתגובה להקרנה של אור, אלקטרונים, המצויים בשכבת חומר-הצבע הספוח על התחמוצת, עוברים לפס-ההולכה של התחמוצת, נאספים בקצה המוליך ומשם מועברים למעגל חשמלי חיצוני. לשם פעילותו התקינה של התא אסור לאלקטרונים המוזרמים לתחמוצת להגיב בחזרה עם חומר-הצבע המחומצן. לשם מניעת מצב זה, התא מכיל תמיסה אלקטרוליטית בעלת יונים שליליים של יודיד וטרייודיד כצמד חימזור (redox couple) המומסים בנוזל ומחזרים מיידית את "חורי-האלקטרונים" שנוצרו בחומר-הצבע. החיסרון העיקרי של השימוש בממסים אורגאניים נדיפים בתמיסת האלקטרוליט הינו הצורך בכִּמּוּס (encapsulation) האלקטרוליט. נוזלים יוניים הינם חלופה לשימוש בממס נדיף. מלחים אלו קיימים בצורת נוזלים בטמפרטורות נמוכות ואינם נדיפים.

אולם, הצמיגות הגבוהה של אלקטרוליטים אלו מהווה חיסרון רב בהעברת אלקטרונים מהירה ופוגמת ביעילות התהליך. החוקרים פיצו על יעילות מופחתת זו ע"י מיטוב המרגש – במקום להשתמש בחומרי-צבע שכיחים המבוססים על היסוד רותניום הם התבססו על החומר האורגאני אינדולין, שהוא בעל מקדם בליעה מולארי גבוה יותר.

החלפה זו מאפשרת להשתמש במעטה תחמוצת-טיטאניום דק יותר, עובדה העוזרת להפחית את מסלול המעבר של האלקטרונים. שילוב זה הביא להמרת אנרגיה בניצולת של 7.2%, שהינו ערך שיא לתאים מסוג זה – חומר-צבע אורגאני/נוזל יוני/תחמוצת טיטאניום. במקרה דנן יעילות חומר-הצבע כמרגש תלויה לא רק בכרומופור (החומר הבולע קרינה) אלא גם בתכונות המרכיבים האחרים. כך ששימוש בחומר-צבע בעל שרשרת פחמימנית נוספת שיפר את הפעילות ע"י מניעת החזרת האלקטרון למקום היווצרותו. מחקר זה פורסם לאחרונה בכתב-העת ""Angewandte Chemie International Edition.

להודעה לעיתונות

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

6 תגובות

  1. ל gravity78 לשמחתי אתה טועה האנושות לא יכולה להמשיך במתכונתה הנוחכית .
    האנושות עברה מספר תהפוכות
    1 . החזק בעל הכוח היה יכול לקחת את אישתך ילדך והורג אותך
    2 . לאחר מכן הדת נכנסה מוסר חוקים דרך ארץ
    ישנם עוד כמה שפיספנו בדרך
    3 . היום כל אחד לוקח לא אכפת לו מכלום רק מבני ביתו וגם זה עד שלב מסוים אחים יריבו לא ידברו והכל בעבור חופן דולרים יורו או שקלים מה שתחליט אנשים מתים מרעב לידך ילדים מורעבים גנבת כספים ציבורים ופרטיים אין גבול שנאה בין בני אדם , צבע עור, מעט שוני , דת , מילה לא במקום .
    4 . ידידי יגיע שלב אשר לא תצטרך לחשוב כך כי תחונך אחרת החשיבה הקולקטיבית תהיה אחרת לא כזאת של צרכנות בלתי פוסקת.
    אלה של חינוך הגשמה עצמית תרומה לחברה פיתוח יכולותיך בשביל עצמך לטובת הכלל .
    אתה יודע כמה אנשים בעולם לא יודעים קרוא וכתוב כמה יכולות ידע אנו מאבדים יותר ממחצית האנושות לפחות וזה בהמעטה .
    תראה לאן האנושות הגיעה וזה רק בזכות מתי מעט אשר למדו והשכילו ופיתחו את יכולתם
    יש עוד הרבה לכתוב ולדבר אני בטוח אשר כתבתי כאן אינו מקובל על הרבה אנשים אבל יום יגיע והאנושות תעשה זאת אולי עוד בימנו
    כל טוב לך ותחשוב רחב לא למרכז

  2. אם הבנתי נכון הצבע הוא אורגני – יש פרטים על אורך החיים שלו? אם אורך החיים קצר יצא שכרינו בהפסדינו.

    בקשר לדיון על חברת החשמל – היא לא תיעלם היא רק תהפוך לחברת תשתית ולא לחברת תוכן… כלומר היא תספק תשתית לשיתוף אנרגיה חשמלית ולא תייצר את החשמל בעצמה.
    מה שעצוב הוא שניאלץ להיפרד מהפירסומות של שקע ותקע…

    המהפיכה הבאמת מעניינת תהיה אם ערים יקימו רשתות חשמל משלהם וימכרו את העודפים ברשת הארצית (זה יכול לתת דחיפה אמיתית לערים כמו ב"ש ודימונה)

  3. ההתקדמות בשנים האחרונות באנרגיה סולרית ובאנרגיות חלופיות בכלל הוא יפה מאוד, אני שמח שסוף סוף מבינים שזה התחום שבו אנו צריכים לרכז מאמצים גדולים.

    בסופו של דבר אני מאמין שכן נצליח להתנתק מהתלות בחברת החשמל מפני שבכל מקום יהיו רכיבים שונים לקיטת האנרגייה שקיימת בטבע, אני משער שסגנון שימוש זה באנרגיה ידרוש השקעה ראשונית גבוהה ולאחר מכן לא נהיה כמעט תלויים בחברת החשמל על אספקת החשמל הסדירה.

  4. עמי בכר היקר , אל תשלה את עצמך אין דבר כזה בחינם , לחינם אף אחד לא יעבוד או יפתח שום מוצר , המניע העיקרי בעולם הוא ממון והסוציאליזם מת , אבל כשיהיו פאנלים סולארים במחירים עממיים אני מוכן לקנות ולשלם כדי להגיד שלום לחשבון החשמל החודשי ולחברת החשמל !

    תהיה קאפיטליסט או אל תהיה בכלל !

  5. רק לפני שבועיים או שלושה קראנו כאן בידען על ניצולת שיא של 5.2-5.6% בשיטה חדשה ותקווה גדולה. שבועות בודדים אחרי כן אנו קוראים על שיא חדש של 7.2% ונזכרים כי החזון של 20% אמנם רחוק, אך שליש מהדרך כבר צעדנו.

    מעניין מה יקרה לאנושות ביום שבו אנרגיה תחולק חינם ותפסיק להיות גורם מגביל כשלעצמה.

    בברכת מתרגשים,
    עמי בכר

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן