Я уже давно собирался изготовить фотоэлемент типа ячейки Гретцеля (на основе окислительно-восстановительных реакций природных растительных пигментов антоцианов). Для изготовления такой солнечной батареи необходим по меньшей мере один прозрачный электрод. Чаще всего используют стекло, покрытое оксидом индия-олова (ITO стекло). С другой стороны, можно использовать мелкую сетку из металла нанесенного на стекло. Для создания такой сетки я выбрал серебро, так как только его и могу нанести в домашних условиях. К тому же, серебро достаточно устойчиво к действию агрессивных сред. Для отработки технологии достаточно создать равномерное толстое покрытие, сетка же будет просто десятками тонких линий.
Первое, что приходит на ум — реакция серебряного зеркала (которую все помнят из школы). Но я посчитал эту реакцию недостаточно стабильной, да и покрытие выходит слишком тонким. Потому было принято решение восстанавливать серебро из нитрата гидрохиноном (или любым доступным проявителем монохромной фотопленки). К удивлению, такое покрытие выходило еще хуже. Серебро восстанавливалось в толще раствора, а не на поверхности подложки.
Материалы и инструменты:
нитрат серебра
вода (дистиллят или кипяченая)
раствор аммиака (нашатырный спирт)
ванилин
желатин
колбы/емкости
газовая горелка (можно использовать конфорку плиты)
предметное стекло (любая другая подложка)
Шаг 1: Изготовление раствора.
Раствор изготавливался из 0.1-0.5 г нитрата серебра, 10 мг воды и раствора аммиака 1-3 мл. Для изготовления раствора необходимо в 10 мл воды (лучше дистиллят, но пойдет и кипяченая вода) растворить 0.1-0.5 г нитрата серебра (зависит конкретных условий, экспериментируйте). Не нужен слишком концентрированный раствор, это негативно скажется на результатах. При растворении может выпасть осадок (карбонаты и другие нерастворимые соли, гидроксид и оксид серебра). При добавлении при постоянном перемешивании 1-3 мл раствора аммиака осадок пропадет.
Для того, чтоб серебро изначально восстанавливалось на поверхности стекла я добавил до 1 г ванилина в базовый раствор. А чтоб адгезия была выше — немного желатина (0.1 — 0.3 г) . Такая жидкость прекрасно покрывала стекло, не стекала и образовывала равномерное покрытие.
При внесении стекла, покрытого раствором нитрат серебра в аммиаке в пламя, серебро восстанавливается до металлической пленки. Действительно, оксид серебра (который является продуктом термического разложения этого раствора) при температуре выше 300 градусов разлагается с выделением металлического серебра и кислорода.
Шаг 2: Нанесение раствора на стекло.
Для создания сетки на стекле необходимо просто нарисовать эту сетку раствором. Я наносил раствор на грань предметного стекла для микроскопа и аккуратно прикладывал к другому. Таким образом можно сформировать практически любой рисунок. После запекания по стандартной методике вы получите равномерный слой серебра, которое размещается именно там, куда вы нанесли раствор.
Шаг 3: Восстановление и запекание серебра.
При прокаливании стекла в пламени горелки на протяжении 5-20 секунд серебро восстанавливалось, плавилось и покрывало пластинку, слой становился прочнее. Вся органика сгорала и оставалось только серебро (хотя и пористое, что было определено при микроскопическом исследовании).
Шаг 4: Изучение параметров полученного материала.
Со стороны поверхности стекла серебро имело золотистый цвет. Для этого эксперимента слой серебра должен был прекрасно проводить электрический ток. Сопротивление самого серебра как металла довольно низкое, но пленка достаточно тонкая. Потому низкое сопротивление слоя, которое составляло 11-12 Ом меня обрадовало.
Будучи биологом по специальности, я сразу же исследовал слой под микроскопом МБИ-3.
При микроскопическом исследовании методом темного и светлого поля (светлый фон, темный объект) было определено толщину слоя в в 4 мкм (указан стрелками). Толстые темные полоски это стекло толщиной в 0,17 мм.
На микроуровне покрытие оказалось неравномерным, но в нашем случае это даже преимущество, так как увеличится площадь поверхности.
Подведем итоги: такое стекло действительно можно будет использовать для изготовления экспериментальной солнечной панели. Прочность слоя и его сопротивление удовлетворяют требования. Также стоимость такого покрытия будет с десятки раз меньше, чем у ITO стекла.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: Химия Солнечная панель Солнечная энергетика горелка Стекло покрытие Электроника Эксперимент
Источник: