Платину в солнечных элементах заменят трехмерным графеном
На пути солнечной энергетики много преград, в том числе и экономических. В производстве солнечных ячеек используется один из самых дорогих металлов нашей планеты: платина. Даже небольшое его количество делает солнечные ячейки весьма дорогими. Ведь всего за одну унцию (~28,35 грамм) этого серебристого металла приходится платить 1 тысячу 500 долларов США. Но, похоже, ученые нашли наконец-то способ заменить драгоценную платину дешевым трехмерным графеном. Да, современной науке приходится думать не только над тем, как создать провода, выдерживающие сверхнизкие температуры, но и о том, как сделать свои разработки недорогими и несложными для внедрения.
Ученые из Мичиганского технологического университета Юн Хан Ху, а также Кэролл и Чарльз Мак-Артур разработали новый и, что самое важное, недорогой материал, который назвали 3D-графеном, то есть трехмерным графеном. Он способен заменить платину в солнечных ячейках без потери ими своей эффективности.
Обычный графен является двухмерной формой углерода, толщиной всего в одну молекулу или близко к тому. Ученым удалось синтезировать уникальную трехмерную версию, своей структурой напоминающую пчелиные соты. Для этого они соединили оксид лития с окисью углерода. В результате химической реакции получился карбонат лития (Li2CO3) и графен в форме медовых сот.
Li2CO3 позволяет графеновым листам поддерживать форму и изолирует их друг от друга, предотвращая образование обычного графита. К тому же, частицы Li2CO3 могут быть легко удалены из трехмерной сотоподобной структуры графена при помощи кислоты.
Ученые отмечают превосходную электропроводимость и высокую каталитическую активность нового материала. Это позволит использовать его в накопителях и преобразователях энергии. Трехмерным графеном можно заменить платиновые электроды в солнечных элементах. Так и сделали. Элемент питания поместили под солнышко и посмотрели на результаты.
Солнечный элемент с электродом из нового трехмерного графена преобразовал в электричество 7,8 % солнечной энергии. У элемента с платиновым электродом результат близкий: 8 %. Процесс синтеза подобного медовым сотам трехмерного графена, как отмечает Юн Хан Ху, не является ни дорогостоящим, ни сложным. Так что особых трудностей на пути внедрения нового материала не предвидится.
Современная наука работает сразу во многих направлениях. Помимо многого другого, она создает необычайно емкие батареи и удешевляет солнечную энергию.
