(rendimento: 10-12%)

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1 CELLE DI GRÄTZEL (rndimnto: 10-12%) Il principio dl loro funzionamnto,individuato nl 1990 dal chimico svizzro Michal Gratzl, sta nl porr sulla suprfici di un smiconduttor uno strato di molcol organich trattat in modo da mttrl in grado di assorbir la luc. S prodott a livllo industrial, l cll di Gratzl potrbbro suprar in brv tmpo in fficinza convninza l attuali cll fotovoltaich in silicio.

2 Esprinza ralizzazion di una clla solar basata su TiO 2 nanocristallino cll fotovoltaich dispositivi ch convrtono la luc solar in nrgia lttrica controllo su scala nanomtrica dll dimnsioni nanoparticll di TiO 2 accttano - donati dal colorant trasportano carica agli lttrodi lttrodi clla di Grätzl Cu Cu Sistma rdox (in qusto caso I - /I 3 - in soluzion acquosa), ch srv a ripristinar il cromoforo allo stato nutro quindi a chiudr il ciclo di razioni lttrochimich. 3 3 colorant (dy) assorb luc visibil; si ccita può donar un lttron I - /I 3- in H 2 O ripristina il colorant allo stato nutro chiud il ciclo

3 nanocristalli di TiO 2 h 3I - h I 3 - h Vtro conduttor h hν TiO 2 D Au/TiO 2 aumnto fficinza siti attivatori di procssi di trasfrimnto di carica l lvatissima ara suprficial offrta dai nanocristalli è un fattor dcisivo pr il funzionamnto dl dispositivo N. Chandraskharan, P.V. Kamat, J. Phys. Chm. B 104, (2000)

4 Prchè si usa TiO 2 anzich Si? (anch Si è fotoconduttor d è abbondant in natura) 1. TiO 2 si ottin facilmnt in forma di disprsion colloidal (nanoparticll) 2. Il fattor principal ch limita l fficinza è la ricombinazion (la prdita) di portatori di carica è bassissima in TiO bassissima in TiO 2 3. Gli atomi di Ti sulla suprfici dll nanoparticll sono sottocoordinati (possono accttar nuovi lganti chmisorbimnto dl colorant) 4. Matching di livlli nrgtici di D TiO 2 il minimo dlla banda di conduzion (BC) di TiO 2 si trova ad nrgia più BASSA risptto al livllo ccitato di alcuni coloranti naturali vloc donazion dll - a TiO 2 minimizzando la ricombinazion

5 TiO 2 dy TiO 2 dy È ncssario ch lo stato ccitato dl colorant si trovi ad nrgi più alt dlla BC di TiO 2 ricombinazion: l - donato da D a TiO 2 può ssr rstituito a D provocandon la riduzion può anch avvnir pr donazion dll - da TiO 2 a I 3 -

6 sclta dl colorant dv adsorbirsi facilmnt su TiO 2 livllo ccitato dv avr nrgia più alta dl minimo dlla BC di TiO 2 rosso blu Antocianin class di coloranti rsponsabil dl color di molti fiori frutti (sono indicatori di ph) La nostra clla fotovoltaica funziona con il succo di mirtillo!

7 affinchè la clla funzioni bn è crucial utilizzar TiO 2 sotto forma di nanoparticll a causa dll ridott dimnsioni dll nanoparticll l ara suprficial dlla titania è migliaia di volt qulla dll lttrodo fficinza % Cristallo singolo di TiO 2 (bulk) bassissima fficinza fficinza % TiO 2 nanocristallino aumnto di fficinza migliora anch l intrvallo l di funzionamnto dlla clla (quasi tutto il Vis)

8 Esprinza Part sprimntal 1. Prparazion dlla soluzion colloidal di TiO 2 in CH 3 COOH a ph=3 amalgamar bn il tutto in mortaio 2. Applicazion dlla soluzion di TiO 2 sul substrato di SnO 2 :Sb maschrar i bordi dlla lastrina conduttric aggiungr 3 gocc dlla soluzion di TiO 2 sul vtro disprdrla uniformmnt in forno a 200ºC C pr 48 h 3. Prparazion dl colorant macinar bn i frutti di bosco nl mortaio diluir il prparato con H 2 O dpositar sulla lastrina ricoprta da TiO 2 d attndr 10 rimuovr dlicatamnt l ccsso di frutti di bosco con carta 4. Prparazion dl controlttrodo altro vtrino conduttor ricoprto con uno strato di grafit (a matita!)

9 Esprinza Part sprimntal 5. Prparazion dlla soluzion di I 2 /KI in glicol tilnico attnzion: I 2 sublima vlocmnt! 6. Assmblaggio dlla clla ricoprir vtrino con TiO 2 con il controlttrodo (N.B. N.B. TiO 2 rivolto vrso la grafit!) i 2 lttrodi vanno collocati sfasati aggiungr 2 gocc dlla soluzion I 2 /KI lungo i bordi chiudr la clla con du grafftt 6. Misura dl fotovoltaggio collgar al voltmtro i du lttrodi (vtrino con grafit: polo +!) illuminar con una pila o con luc solar

10 Prparazion lavaggio Ricrca dlla part conduttric di vtrini

11 Prparazion dlla soluzion colloidal di TiO 2 in CH 3 COOH a ph=3 amalgamar bn il tutto in mortaio Applicazion dlla soluzion di TiO 2 sul substrato di SnO 2 :Sb maschrar i bordi dlla lastrina conduttric aggiungr 3 gocc dlla soluzion di TiO 2 sul vtro disprdrla uniformmnt

12 Toglir il nastro adsivo dai bordi dlla lastrina conduttric in forno a 200ºC C pr 48 h oppur 2 h a 500 C

13 Prparazion dl colorant macinar bn i frutti di bosco nl mortaio diluir il prparato con H 2 O

14 Prparazion dl controlttrodo altro vtrino conduttor ricoprto con uno strato di grafit (a matita!)

15 Lasciar ch i vtrini si raffrddino lntamnt nl forno Si tolgono i vtrini dal forno

16 rimuovr dlicatamnt l ccsso di frutti di bosco con carta dpositar il colorant sulla lastrina ricoprta da TiO 2 d attndr 10

17 Assmblaggio dlla clla ricoprir vtrino con TiO 2 con il controlttrodo (N.B. TiO 2 rivolto vrso la grafit!) i 2 lttrodi vanno collocati sfasati chiudr la clla con du grafftt

18 . Prparazion dlla soluzion di I 2 /KI in glicol tilnico attnzion: I 2 sublima vlocmnt! aggiungr 2 gocc dlla soluzion I 2 /KI lungo i bordi

19 Misura dl fotovoltaggio collgar al voltmtro i du lttrodi (vtrino con grafit: polo +!) illuminar con una pila, con luc solar o con luc ultravioltta