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1,000時間のテストでオニオン染料フィルムが太陽電池の耐久性を高めることを証明する

研究者は、太陽電池の従来の石油由来の材料を置き換える可能性を秘めたバイオベースの紫外線（UV）保護フィルムを開発しました。 彼らの研究は、異なるバイオベースのUVフィルターの長期的な有効性を比較した最初の包括的な分析を表しています。この研究は、フィンランドのトルク大学がアールト大学とワーゲニンゲン大学と協力して実施されました。 太陽電池はUV誘発性の分解を非常に受けやすく、運用寿命を延長するために保護膜を必要とします。従来の保護層は、フッ化ビニル（PVF）やポリエチレンテレフタレート（PET）などの石油ベースの材料で構成されています。 持続可能な代替手段を追求して、研究者はナノスケールのバイオポリマーであるナノセルロースに目を向けました。特定の化合物で変更することにより、透明性を維持しながらUV保護を改善することを目指しています。 最近の研究では、赤玉ねぎの皮膚抽出物を注入したナノセルロース膜には、優れたUVブロッキング特性を示すことが実証されています。これらのバイオベースのフィルムは、最大400ナノメートルまでの99.9％UV吸収を達成し、研究で業界のベンチマークとして使用されるPETベースのUVフィルターを上回りました。 「赤玉ねぎ染料で処理されたナノセルロースフィルムは、保護材料がバイオベースである必要がある用途での有望な選択肢です」とトゥルク大学の博士課程の研究者Rustem Nizamovは述べました。 バイオベースのUVフィルターの比較分析 研究チームは、セルロースナノファイバーで構成される4つの異なるバイオベースの保護フィルムを体系的に評価しました。これらの材料は、赤玉ねぎ抽出物、リグニン、および鉄イオンで処理されました。 テストされたサンプルの中で、レッドオニオン抽出物を注入したフィルムは、最も効果的なUV減衰を示しました。 バイオベースの太陽電池コーティングの開発における重要な課題は、UV保護と高い光学的透明度のバランスをとることです。 UV放射（400 nm未満の波長）は太陽電池の分解を促進しますが、可視および近赤外光（700〜1,200 nm）は、効率的な太陽の変換を確保するために伝染性のままでなければなりません。 本質的なUV吸収特性を備えた天然ポリマーであるリグニンは、その暗褐色の色が目に見える光透過を大幅に減少させるため、それほど適していないことがわかりました。 対照的に、赤玉ねぎ染料処理ナノセルロース膜は、650〜1,100 nmの範囲で80％以上の透明性を示し、太陽光発電用途向けの非常に実行可能な代替品となっています。さらに、この映画は、拡張テストを通して構造的完全性とパフォーマンスを保持しました。 博士課程の研究者Rustem Nizamovおよび染料増感症の太陽電池。画像クレジット： VäinöAnttalainen 耐久性と将来のアプリケーション 長期的な安定性を評価するために、研究者はUVフィルターを人工光を1,000時間使用して加速老化テストにかけ、中央ヨーロッパの気候で約1年間の屋外太陽曝露をシミュレートしました。デジタルイメージングが採用され、保護フィルムと基礎となる太陽電池の視覚的変化を監視しました。 「この研究では、他のバイオベースのフィルターのUV保護と光透過率が時間とともに大幅に変化したため、UVフィルターの長期テストの重要性を強調しました。たとえば、鉄イオンで扱われたフィルムは、ゼーション後に良好な初期透過率を示しました」とニザモフは説明しました。 開発されたUVフィルタリングフィルムは、UV誘発性の劣化に対して特に脆弱な色素増感太陽電池でテストされました。しかし、研究者は、自分の発見がペロブスカイトや有機太陽電池を含む他の太陽光発電技術に広く適用できると予想しています。 「これらの結果は、他のタイプの太陽電池のUV保護と、バイオベースのUVフィルターの使用が最重要であるアプリケーションにも関連しています」とニザモフ 追加した。 将来の研究方向には、環境に優しいエネルギー生成のための生分解性太陽電池成分の統合が含まれます。研究者は、フードパッケージやその他の一時的な電子機器の自己搭載センサーなどのアプリケーションを想定しています。 「森林産業は、新しい高級製品の開発に関心があります。電子機器の分野では、これらは太陽電池のコンポーネントでもある可能性があります。」 注目されています 材料工学の専門家であるカティ・ミエトゥネン教授。 研究はそうでした 公開 ジャーナルで ACSは光学材料を適用しました。 #1000時間のテストでオニオン染料フィルムが太陽電池の耐久性を高めることを証明する