Siirry pääsisältöön

Väitöstiedote: Hiilinanomateriaalikalvo päihittää platinan taipuisan väriaineaurinkokennon katalyyttinä

Väitöskirjan nimi
Carbon nanomaterials as counter electrodes for dye solar cells
Hiilinanomateriaalit väriaineaurinkokennon vastaelektrodeina
Väitöskirjan sisältö
Väriaineaurinkokenno on kiinnostava teknologia uusiutuvan sähkön tuottamiseen auringonvalosta. Yksi kennon mielenkiintoisimpia ominaisuuksia on se, että kenno voidaan valmistaa taipuisille alustoille, kuten muoville ja metallille, mikä mahdollistaa edullisen teollisen rullalta rullalle -tuotannon sekä uudenlaisia sovelluskohteita, esimerkiksi kennojen integroimisen vaatteisiin. Kennon perinteiset aktiiviset materiaalit, kuten vastaelektrodin platinakatalyyttikalvo ja johtava indiumtinaoksidipinta, ovat kuitenkin taipumattomia ja sisältävät kalliita, harvinaisia metalleja.

Väitöskirjatyössä tutkittiin hiilinanomateriaaleja, kuten hiilinanoputkia ja -nanohiukkasia (hiilimusta), taipuisan väriaineaurinkokennon vaihtoehtoisena vastaelektrodimateriaalina. Hiilinanoputket johtavat sähköä erittäin hyvin, ne ovat katalyyttisiä ja taipuisia, ja nämä ominaisuudet pätevät myös niistä valmistettuihin kalvoihin, lisäksi hiiltä on runsaasti saatavilla. Hiilinanopartikkelikalvot ovat huokoisen rakenteensa ja suuren ominaispinta-alansa vuoksi hyvin katalyyttisiä mutta läpinäkymättömiä ja hauraita.

Parhaaksi vastaelektrodimateriaaliksi valikoitui satunnaisesti järjestäytyneistä yksiseinäisistä hiilinanoputkista muodostuva kalvo muovialustalla. Se oli tutkituista kalvoista taipuisin ja ainoana hieman läpinäkyvä, lisäksi se sisälsi vain yhden aktiivisen materiaalin ja sen valmistusmenetelmä oli yksinkertainen (painomenetelmä). Sellaisenaan kalvo ei ollut riittävän katalyyttinen kennon jodielektrolyytin hapetus-pelkistys-reaktiolle, mutta kun kalvo pinnoitettiin johtavalla polymeerillä, saatiin aikaiseksi hieman läpinäkyvä, täysin hiileen perustuva, erittäin taipuisa, johtava kalvo, joka oli jopa katalyyttisempi kuin platina.

Väitöskirjan ala
Teknillinen fysiikka, energiatieteet, aurinkoenergiatekniikka
Väittelijä
Kerttu Aitola, filosofian maisteri
Väitöksen ajankohta
25.05.2012 klo 12
Paikka
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulun K216-sali
Otakaari 4, Espoo
Vastaväittäjä
professori Seigo Ito, University of Hyogo, Japani
Valvoja
professori Peter Lund, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos
Väitöskirjan verkko-osoite
http://lib.tkk.fi/Diss
Väittelijän yhteystiedot
Kerttu Aitola
PL 15100
00076 Aalto
kerttu.aitola@aalto.fi