افزایش سرعت حرکت الکترون‌ها درون پیل‌های خورشیدی

گروهی از مؤسسه‌ی پلی‌تکنیک فدرال در لوزان با همکاری محققان مؤسسه‌ی چانگچن، موفق
شدند جایگزینی برای نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برای استفاده در الکترودهای
ss-DSSCs بیابند. از سال ۱۹۹۱ و همزمان با ارائه‌ی این الکترودها به‌وسیله‌ی مایکل
گراتزل، از دی اکسید تیتانیوم در آن استفاده می‌شود.
نیکولاس تترالت، رهبر این گروه، در مصاحبه‌ای با Chemistry World ، گفت که مشکلات
زیادی در استفاده از الکترودهای مبتنی بر نانوذرات وجود دارد؛ برای مثال هدایت
الکتریکی این الکترودها بسیار پایین است در صورتی که در سلول‌های حاوی الکترولیت
مایع چنین مشکلی وجود ندارد؛ اما از آنجا که مایعات در این سیستم‌ها در طول زمان
نشت می‌کنند و برای تولید انبوه مناسب نیستند، بنابراین تولیدکنندگان به‌سمت
جایگزینی مواد جامد حاوی حفره به جای آنها هستند.
اما در مواد حاوی حفره، الکترون‌ها به‌خوبی از میان ساختار ماده عبور نمی‌کنند و به
جای اینکه مسیر خود را از میان ماده طی کرده و به بیرون از الکترود بیایند و جریان
الکتریکی تولید کنند، تمایل دارند که با حفراتی حاوی بار مثبت ترکیب ‌شوند؛
بنابراین لازم است که سرعت حرکت الکترون‌ها در دی اکسید تیتانیوم افزایش یابد.
برای این کار، محققان فرایند جدیدی را طراحی کردند که در آن ذرات میله‌ای‌شکلی از
طریق خودآرایی در مدت ۱۵ ثانیه از محلول آبی تشکیل می‌شوند. تترالت می‌گوید که ما
دریافتیم همزمان با اتصال نانومیله‌ها به هم، ساختار بلوری آنها تراز شده که این
مسئله به انتقال سریع‌تر الکترون کمک می‌کند. بهبود انتقال بار در این سلول‌ها به
بهبود عملکرد آنها کمک شایانی می‌کند. نیاز نداشتن به سوزاندن پیوند‌دهندگان پلیمر،
که برای چسباندن نانوذرات لازم است، امکانات زیادی را در این پروژه فراهم می‌کند.
در این روش هنوز به گرما و عملیات حرارتی با تترا کلرید تیتانیوم احتیاج است، زیرا
این کار هدایت الکتریکی را بین رشته‌ی سیم‌ها افزایش می‌دهد. این موضوع یک اشکال
محسوب می‌شود؛ بنابراین این گروه روی فرایند حذف گرمادهی متمرکز شده‌اند که این
مسئله مسیر این فرایند را ب رروی مواد پزنده‌ی پلیمر باز کرده تا با آن ss-DSSCs
انعطاف‌پذیر بسازند. از آنجایی که ساختار این نانوسیم‌ها تخلخل بیشتری نسبت به
الکترودهای مبتنی بر ذرات دارند، انتقال حفره‌ی درون آنها به‌آسانی اتفاق می‌افتد.