books gretzel solar cell
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
خلية غريتسل الشمسية (Info)
تتألف خلية غريتسل من طبقة مسامية رقيقة من جسيمات نانوية من ثنائي أكسيد التيتانيوم، مغطاة بصباغ جزيئي ليمتص أشعة الشمس. ويغمر ثاني أكسيد التيتانيوم بمحلول كهرلي وبوجد فوقه محفز بلاتيني. كما هو الحال في البطاريات القلوية التقليدية، يتم وضع المصعد (ثاني أكسيد التيتانيوم) والمهبط (البلاتين) على جانبي المحلول الكهرلي.
تعبر أشعة الشمس من خلال الإلكترود الشفاف لتصل إلى الطبقة المصبوغة حيث تقوم بإثارة الإلكترونات والتي تخرج منالممصعد (ثاني أكسيد التيتانيوم) لتصل إلى الإلكترود الشفاف لتجمع من أجل توفير طاقة للحمل. وبعد أن يتدفق التيار خلال دارة خارجية، يعاد إدخال الإلكترونات إلى الخلية عبر إالكترود معدني ومن ثم إلى المحلول الكهرلي ومن ثم يعاد إلى جزيئات الصباغ من جديد. تفصل خلية غريتسل الوظيفتين التي يقدمها السيليكون في تصميم الخلية التقليدية. عادةً يكون السيليكون بمثابة مصدر كل من الإلكترونات الضوئيه، بالإضافة عن توفير الحقل الكهربائي لفصل الشحنات الموجهة إليه وإنشاء التيار. بينما تستخدم خلية غريتسل الجزء الأكبر من أنصاف النواقل لنقل الشحنات، وترد الالكترونات الضوئيه من صبغة حساسة للضوء بشكل منفصل. يحصل فصل الشحنات في المنطقة ما بين نصف الناقل والصبغة الحساسة والمحلول الكهرلي.
تكون جزيئات الصباغ صغيرة جداً (من مرتبة النانو) وليتم التقاط أو تجميع كمية معقولة من الضوء يجب أن يكون سمك طبقة الصباغ كبيرة نسبياً. ولحل هذه المشكلة تستخدم مواد نانونية تعمل كسقالة للإمساك بجزيئات الصباغ على شكل بنية ثلاثية البعد.مما يزيد في من عدد الجزيئات في أي سطح من الخلية. تصنع هذه السقالات(الدواعم) في التصاميم الحديثة من مواد من أنصاف النواقل وبذلك تقوم بوظيفة مزدوجة.
التركيب
تتألف خلية غريتسل الأساسية (النموذج الأولي من هذه الخلية) من ثلاث أجزاء رئيسية. توجد في في الأعلى طبقة مصعد شفاف يتركب من الفلوريد المشاب ثنائي أكسيد القصدير وتتوضع هذه الطبقة خلف اللوح الزجاجي. وتتصل بطبقة رقيقة من ثاني أكسيد التيتانيوم والتي تشكل بنية مليئة بالفجوات الإلكترونية مع مساحة سطح كبيرة. يمتص أكسيد القصدير جزء قليل من الأشعة الشمسية(أشعة فوق بنفسجية). تغمر الصفيحة بعد ذلك بصباغ يتركب من صباغ بيريدين الروثينيوم ومذيب وبعد وضع الغشاء في محلول الصباغ، تتوضع طبقة رقيقة من الصباغ على الصفيحة تاركة روابط تساندية على السطح مع أكسيد القصدير.
بعد ذلك تصنع طبقة رقيقة عن طريق رش كهرل يوديدي فوق الصفيحة الموصلة، وبشكل عام تكون من البلاتين. وبعد ذلك يتم ضم الصفيحيتين مع بعضهما البعض وتحكمان لمنع تسرب الإلكترونات.
العمل
تدخل أشعة الشمس الخلية عن طريق الفلوريد الشفاف لتضرب الشوائب على سطح ثاني أكسيد القصدير. وهكذا تضرب الفوتونات الصباغ بكمية كافية من الطاقة مشكلة حالة إثارة للصباغ ليتم قذف الإلكترونات. ولو تم قذف الإلكترونات بدون تعويض هذه الإلكترونات فإن شريط الصباغ سيفقد حساسيته لذلك يتصل بكهرل اليوديد والذي يتأكسد إلى ثلاثي اليوديد وتتم هذه العملية بسرعة مقارنة بعملية قذف الإلكترونات. ويستعيد ثلاثي اليوديد إلكتروناته المفقودة عن طريق ميكانيكية الانتشار في قاع الخلية.
المردود
تحدد خصائص الخلايا الشمسية من خلال عدة خصائص ولعل أبرزها هو نسبة الطاقة الكهربائية المنتجة نسبة إلى الطاقة الشمسية التي تتعرض لها الخلية، وهو ما يعرف مردو الخلية أو كفائتها أو فعالية.
اعتبر خلية غريتسل ذات مردود عالي بسبب البنية النانونبة التي من شأنها استيعاب عالي للفوتونات إضافة إلى فعالية الصباغ في تحرير الإلكترونات.
