Электролитические солнечные батареи на органических красителях ( Dye-sensitized Solar Cell )

 

 Сотрудники Центра материаловедения разработали и создали первые на Украине экспериментальные действующие электролитические солнечные батареи на органических красителях ( Dye-sensitized Solar Cell), 2009-2010гг

Новая энергетика и альтернативные источники энергии в Украине>>

От аккумуляторных батарей до суперконденсаторов >>

Разработка, исследование и производство материалов для суперконденсаторов >>

Производство материалов для литий-ионных батарей >>

Ветрогенераторы >>

Испытание ветрогенератора >>

Электролитические солнечные батареи>>

Опытные образцы солнечных батарей на диоксиде титана>>

Сотрудниками Центра материаловедения из хлорида титана (побочного продукта изготовления нанопористого углерода для суперконденсаторов и биомедицинских применений из карбида титана украинского производства) по собственной технологии Центра Материаловедения было синтезировано  наноразмерный диоксид титана (анатаз). Для изготовления экспериментальных действующих электролитических солнечных ячеек использовался именно этот материал. Таким образом было обеспечено производство электролитических солнечных батарей полностью из  отечественного украинского сырья.

Поскольку сенсибилизированные красителями солнечные элементы, как перспективный альтернативный источник электроэнергии, являются экономически выгодным способом преобразования энергии солнца и потенциальной заменой классических солнечных батарей, совместные работы сотрудников Центра материаловедения и Университета Дрекселя над получением и применением новых материалов, исследованием их свойств, а также повышением эффективности цветосенсибилизированных фотоэлементов успешно продолжаются.

Экологическая чистота энергетических технологий является чрезвычайно важным вопросом, что обусловливает повышенное внимание к возобновляемым источникам энергии, в частности солнечной. Энергия солнца в современном мире используется для разных целей, одна из них - это выработка электрической энергии. Использование солнечного электричества имеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии, что открывает солнечной энергетике огромный потенциал и широкие перспективы, на сегодня лишь менее одного процента произведенной в мире электроэнергии имеет «солнечное» происхождение. При использовании солнечных батарей энергия солнца напрямую преобразуется в электрическую (фотоэлектрический эффект).

Исследование физико-химических свойств нанопорошка диоксида титана, разработка технологии производства и применение синтезированного ТіО2.

Впервые фотоэлектрические батареи были использованы в космосе на спутниках. Сегодня солнечные батареи широко используются в удаленных районах, где нет централизованного электроснабжения, для электроснабжения отдельных домов, для подъема воды и охлаждения лекарств. Эти системы зачастую используют аккумуляторные батареи для хранения выработанной днем электроэнергии. Кроме того, калькуляторы, телекоммуникационные системы, буи и т.д. работают от солнечного электричества. Другая область применения - это электроснабжение домов, офисов и других зданий или генерация электричества для сетей централизованного электроснабжения.

Сотрудники лаборатории Центра Материаловедения и Университета Дрекселя разработали новую технологию производства тонкопленочных солнечных элементов с применением ТіО2, на базе которых можно делать существенно более емкие и дешевые солнечные электролитические батареи для использования на массовом рынке.

Опытные образцы солнечных батарей, изготовленные с применением нанопорошка диоксида титана TiO2

Солнечная ячейка на хлорофилле солнечные ячейки на красителях Испытание солненой ячейки на хлорофиллe
Солнечная ячейка на хлорофилле Так выглядят солнечные ячейки на различных типах красителей

Испытание солненой ячейки на хлорофиллe

Принцип такой батареи впервые был предложен в 1991 году профессором Федеральной политехнической школы Лозанны М. Гретцелем (Michael Graetzel), по имени которого они и получили название ячеек Гретцеля. Солнечные батареи такого типа имеют достаточно простую структуру, они состоят из двух электродов, электролита и органического красителя в качестве фотосенсибилизатора. Один из электродов состоит из нанопористого насыщенного красителем полупроводника - диоксида титана (TiO2), нанесённого на прозрачную электропроводящую подложку. Другим электродом является прозрачная электропроводящая подложка, либо тонкий прозрачный слой платины. На сегодня применяются такие полупроводники как TiO2, ZnO, SnO2, Nb2O5. Оксидная пленка нанокристаллического состава покрывается слоем органического красителя, что расширяет область поглощения (от УФ до ИК лучей) и позволяет захватить до 70-90% фотонов солнечного излучения. Способность диоксида титана поглощать ультрафиолет, выбрасывая электроны, лежит в основе таких интересных вещей, как лампочка против запахов, самоочищающаяся одежда, самомоющиеся окна и самоочищающийся бетон.
TiO2 – диоксид титана (двуокись титана) – Titanium dioxide – один из важнейших неорганических соединений, потребляемых современной промышленностью, его уникальные свойства определяют уровень технического прогресса в различных секторах мировой экономики.Преимуществами применения диоксида титана для изготовления солнечных батарей, по сравнению с другими материалами, является химическая стойкость, нетоксичность, биосовместимость и невысокая стоимость. Его особенностью является значительная фотоактивность, а также ярко выраженная зависимость электрических свойств от морфологии поверхности и типа кристаллического состава. В природе диоксид титана кристаллизуется в трех формах: анатаз, рутил и брукит, которые являются широкозонными полупроводниками. Благодаря сочетанию электрических и оптических свойств, для изготовления фотоэлектрических солнечных батарей наибольший интерес представляет именно анатаз. Опытные образцы солнечных батарей, изготовленные с применением наноматериалов и технологий в Центре материаловедения и Университе Дрекселя, разрабатывались из исходного сырья и материалов собственного производства.

Измерение вольт-амперных характеристик электролитической солнечной батареи
в зависимости напряжения от интенсивности светового потока лампы мощностью 200Вт

ерам напряжения на обкладках электролитической солнечной батареи,
проведенный под лучами зимнего солнечного света

Комбинированный видеоролик по электролитическим солнечным батареям.

 

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties) 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, июль-сентябрь 2018

alt

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и  Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег  по полимерам и композиционным материалам.

 
Рабочая поездка по проекту NANO2DAY проф. Марии Омастовой в Центр Материаловедения, Киев, Украина, июль-август 2018

PrПрофессор Мария Омастова, Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, и директор Центра Материаловедения Алексей Гогоци, июль-август 2018Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила  Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Первая международная конференция по максенам MXenes, Цзилиньский Университет, Чанчунь, Китай, 24-26 мая 2018

MXene conference 2018Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

 
6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» на Восьмом форуме по новым материалам (CIMTEC 2018) в Перудже, Италия, 11-14 июня 2018

Фото Yury Gogotsi.6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2018, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

 
Вручение диплома Почетного доктора КПИ им. Игоря Сикорского профессору Юрию Георгиевичу Гогоци

Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора КПИ, 14  мая 2018 г.Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины" Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2018!

 
H2020-MSCA-RISE проект NANO2DAY, встреча участников проекта в Латвийском университете, 10-11 мая 2018 г.

altПроект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2018 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы. 

 
«Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», специальная сессия посвященная европейскому проекту assymcurv в рамках программы Horizon 2020

ilt logoC 2 по 5 октября 2017 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

 
Рецепт безопасных батарей - добавка из наноалмаза

Исследователи из Дрекселя сообщили, что добавление наноалмазов к раствору электролита в литиевых батареях может предотвратить образование дендритов, тензор-подобных отложений ионов, которые со временем могут расти внутри батареи и вызывать опасные сбои. (Фото предоставлено Университетом Дрекселя и Университетом Цинхуа).С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита - ключевой компонент большинства батарей - в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

 
Рабочая поездка в Цзилиньский университет и международное сотрудничество

Visit to Jilin University, Changchun, ChinaАлексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

 
20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины

На фото слева направо: замдиректора Рагуля А.В., Баглюк Г. А., Заворотный М.Г., профессор Юрий Гогоци, ученый секретарь Картузов В.В. и академик Фирстов С.А. 20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины..

 
Команда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал для программы Горизонт 2020»

horizon2020 семінарКоманда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал  для программы Горизонт 2020» в рамках информационного дня НАУ.

 
Юрий Гогоци. Профессор наноматериалов и научный Эверест. Интервью для "Українська Правда. Життя"

altСейчас значительная часть жизни ученого Юрия Гогоци - это международные полеты из США по всему миру, лекции, открытие лабораторий, редактирование научного журнала ACS Nano (18-того в рейтинге Google Scolar среди тысяч). И как минимум две статьи каждый год для самых влиятельных научных журналов мира Nature и Science.

 
Юрий Гогоци – самый влиятельный ученый современной Украины - Канал 24

alt

Жизнь Юрия Гогоци – это постоянные перелеты между топовыми лабораториями мира, написание статей в лучших научных журналов мира и исследования материалов, которые могут изменить мир вокруг. Ученый из Киева ежегодно получает более миллиона долларов на лабораторные эксперименты, правда, только за границей. Прочитать лекции в Украине его приглашают крайне редко.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци для Hromadske о науке, финансировании и перспективах

профессор Университета Дрекселя Юрий Гогоци Фото: Александр Попенко/ГромадськеЕго труды цитируют чаще, чем многих нобелевских лауреатов, он получает на исследования 2,2 миллиона долларов от родного университета, однако в Украине о Юрия Гогоци знают немногие: лишь несколько публикаций о нем в сети и 2-3 приглашение на выступления в год.

 
Лекция профессора Юрия Гогоци в НТУУ КПИ, 8 июня 13:00

Профессор Юрий  Гогоци, Университет Дрекселя, США

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Инженерно-физический факультет
Корпус №9, ауд. 101
Дата и время проведения: 8 июня в 13:00
Вход свободный

 
Научная лекция профессора Юрия Гогоци Открытие новых материалов и технологии будущего в ИПМ НАНУ, 7 июня 12:00

Профессор Юрий Гогоци

 Институт проблем материаловедения им.Францевича НАНУ

Главный корпус, Актовый зал (к. 208)

Дата и время проведения: 7 июня в 12:00

Вход свободный