Замислете никогаш повторно да не мора да го наполните вашиот телефон или таблет. Најновите вести велат дека наскоро тоа може да стане реалност. Имено, група научници известува дека направила соларни ќелии што се рекордно ефикасни при создавањето електрична енергија при слаба дифузна светлина каква што е во внатрешноста на зградите или, пак, во деновите со облачно време. Овој тип на соларните ќелии може да доведат до паковки за уредите што ќе овозможуваат нивно постојано надополнување на батериите, без потреба од “уштекување”.
Соларните ќелии способни да генерираат енергија при дифизно светло не се новина, но досега ефикасните модели користеа скапи полуспроводници. Во 1991 година, хемичарот Михаел Грецл (Michael Graetzel) од Швајцарскиот сојузен институт за технологија во Лозана ги направи првите соларни ќелии осетливи на обоена светлина (dye-sensitized solar cells - DSSC) коишто најдобро функционираат при слаба светлина и се поевтини од стандардните полупроводници. Сепак, и при интензивнасончева светлина најдобрите DSSC успеваат да искористат само 14% од сончевата енергија и да ја претворат во електрична, споредено со стандардните соларни ќелии каде овој процент изнесува 24%. Ова најчесто се должи на тоа што DSSC ќелијата не може да се справи со пребризиот “дотур” на енергија. Кога енергијата доаѓа со побавно темпо, како што тоа го случај при кај светлчината со низок интензитет во внатрешноста на зградите, DSSC ќелиите на Гртецел може да претворат и до 28% од светлината што ја апсорбираат во електрична енергија.
DSSC работат малку поинаку од стандардните силициумски соларни ќелии. Кај стандардните ќелии, апсорбираната сончева светлина ги возбудува електроните од атомите на силициумот потиснувајќи ги на повисоко енергетско ниво, овозможувајќи да ги прескокнат соседните атоми во насока на позитивно наелектризираната електрода. Таму тие се собираат и заминуваат во електричното коло каде што можат да извршат работа. Заминатите електрони зад себе оставаат празнини во атомите кои подеднакво добро можат да се движат наоколу. Со текот на времето, празнините патуваат до негативно наелектризираната електрода каде што се полнат со електрони од надворешното коло. Ова прави ребаланс на полнењата во силициумските атоми на соларната ќелија, овозможувајќи да продолжат со создавање на електрична енергија.
DSSC ќелиите работат за нијанса поинаку. Тие исто така имаат две електроди што ги собираат негативните и позитивните полнежи. Но, во средината, наместо силициум, тие имаат поинаков електронски спроводник – тоа вообичаено се честички на титаниум диоксид (TiO2). Но, поради тоа што TiO2 е лош апсорбер на светлина честичките се обложуваат со обоени органски молекули коишто се исклучителни апсорбери на светлина. Апсорбираните фотони на светлината ги возбудуваат електроните и празнините од обоените молекули, исто како кај силициумот. Обоениот слој веднаш ги предава возбудените електрони на честичките од TiO2, кои ги насочуваат долж позитивната електрода. Празнините, во меѓувреме, се префрлаат во електролит каде се упатуваат кон негативно наелектризираната електрода.
Проблемот со DSSC ќелиите е тоа што празнините не се движат доволно брзо низ електролитот. Како резултат на ова, празнините имаат тенденција да се натрупуваат во близина на обоените материјали и честичките од TiO2. Ако се случи возбуден електрон да се судри со дупка, тие се спојуваат, создавајќи топлина наместо електрична енергија.
За да го надминат овој недостаток, истражувачите се обидоа да ги истенчат електролитските слоеви, за празнините да не треба многу да патуваат за да стигнат до целта. Но, какви било несовршености кај овие тенки слоеви може да предизвикаат краток спој кој ја уништува соларна ќелија. Сега, Грецел и неговите колеги понудија ново можно решение. Тие направија комбинација од обоени молекули и молекули што спроведуваат празнини, што ги обложуваат TiO2 честичките, овозможувајќи тенко спакувани слоеви без несовршености. Тоа значи дека бавнодвижечките празнини треба да изминат помало растојание за да стигнат до негативната електрода. На овој начин ја зголемуваат ефикасноста на DSSC при дифузна светлина на 32%, што е блиску до теоретски максимум. Трудот е објавен во стручното списание Joule (Џул) од областа на енергетиката.
Голем број компании веќе работат на опрема за опремување на ентериери со претходната генерација на DSSC ќелии. Грецел верува дека новите и подобрени ќелии само ќе го забрзаат усвојувањето на оваа технологија.
