רגישות לצביעה של תאים סולאריים גמישים

כבר בשנות ה-1970, אנשים קיוו לפתח תאים סולאריים חדשים על ידי הדמיית פוטוסינתזה. באותו זמן, אנשים עטפו שכבה של צבע כלורופיל על פני השטח של חומר גבישי מוליכים למחצה טיטניום דו חמצני (TiO2). למרות שהרעיון של תא סולרי רגיש (DSC) הוצע, בשל הקושי בהובלת אלקטרונים בכלורופיל, יעילות ההמרה הייתה רק 0.01 אחוז.
רק בשנת 1991 השתמש הכימאי השוויצרי מייקל גרצל בננוטכנולוגיה כדי לקדם את הפיתוח המהותי של סוללות רגישות לצבע. גרצל מחליף חלקיקים גדולים של גבישי TiO2 בחלקיקים קטנים של TiO2 ספוג בקוטר 20 ננומטר. השכבה החיצונית מצופה בשכבה דקה של צבע, ויוצרת סרט שקוף אופטי בעובי של 10 אום. הסוללה הראשונה שעברה רגישות לצבע השיגה יעילות המרה של 7.1 אחוזים וצפיפות זרם של 12 mA/cm ^ 2. כיום, השיא העולמי ליעילות ההמרה של סוללות רגישות לצבע הוא 11 אחוזים.
במבנה של תא רגיש לדלק, חומרי רגישות לדלק מצופים על פני השטח של חלקיקי TiO2 באמצעות קבוצות פונקציונליות של קרבוקסיל (- COOH), חומצה זרחתית (- PO3H2), או חומצה בורית – B (OH) 2 ליצירת קומפלקס העברת מטען . לאחר מכן הם שקועים בתמיסת מתווך חיזור, כאשר מצעי זכוכית TCO ומתכת משמשים כקתודות ואנודות, בהתאמה. הפוטוסנסיטיזר סופג אור הנפלט, והאלקטרונים ב-So במצב הקרקע נרגשים למצב אנרגיה גבוהה S *. בתוך fs עד ps, האלקטרונים ב-photosensitizer נכנסים לפס ההולכה של TiO2. הפוטוסנסיטיזר מאבד אלקטרונים, מתחמצן והופך ל-S פלוס. מתווך החיזור משיג אלקטרונים מאנודת המתכת, ולאחר מכן מספק אלקטרונים ל-photosensitizer כדי להפחית אותם. האלקטרונים החופשיים על פס ההולכה של So. TiO2 חוזר לאנודת המתכת דרך הקתודה והמעגל של TCO. נוצר זרם בין שתי האלקטרודות כדי להניע את העומס במעגל.
הערות על תאים סולאריים גמישים
במרץ 2016, המדען שלי פיתח סוג חדש של תא סולארי גמיש, שמומחים מאמינים שצפוי לשמש לפיתוח תאים סולאריים נבונים עם בקרת טמפרטורה ותאים סולאריים לבישים.