С помощью способа, что обнаружили физики Университета ИТМО, удалось повысить функциональность и КПД органического солнечного элемента на основе малых молекул.
Создание прозрачных тонкопленочных фотоактивных материалов – одна из самых интересных задач в солнечной энергетике. Подобную пленку можно наклеить на обычное окно и получить из него генератор энергии без ущерба для внешнего облика здания. Однако для массового применения надо решить ряд проблем.
«У обычных тонкопленочных солнечных батарей есть непрозрачный металлический задний контакт, который позволяет дополнительно захватить больше света в структуре. В прозрачных солнечных элементах используют светопропускающий задний электрод. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется на пропускание, поэтому и КПД у них намного ниже. Кроме того, есть сложности с изготовлением заднего электрода с необходимыми характеристиками. Это дорого», — отмечает научный сотрудник Нового Физтеха ИТМО Павел Ворошилов.
Повысить эффективность солнечных батарей можно с помощью легирования. Это процедура, в ходе которой к материалу добавляют определенные примеси, которые должны улучшить его свойства. По словам Павла Ворошилова, чтобы примеси правильно «прилипли» к нужному материалу, требуются сложные подходы и дорогое оборудование. Исследователи предложили более доступную технологию создания «невидимых» солнечных панелей — легирование материалов с помощью ионной жидкости, меняющей характеристики обработанного слоя.
Сотрудники Нового физтеха предложили применить этот способ к органическим солнечным элементам. Для своих исследований они взяли солнечный элемент на основе малых молекул, в конструкции которого заменили непрозрачный металлический электрод многостенными углеродными нанотрубками и существенно увеличили толщину транспортного слоя из фуллерена.
«Одно из его преимуществ ― как раз возможность получать прозрачные фотовольтаические панели для умных стекол ― настолько прозрачные, что вы даже не заметите невооруженным взглядом, есть они на стекле или нет. Все дело в том, что видимый свет они почти не поглощают, работая только в ближнем инфракрасном спектре. Но при желании за счет изменения толщины слоя или химического состава можно менять их цвет, делать, к примеру, его приятно голубым или оранжевым. Чтобы не потерять прозрачность структуры, мы используем нанотрубки в качестве токособирающего электрода, которые легко наносятся на поверхность», — говорит Павел Ворошилов
В результате исследования, ученым удалось поднять эффективность батарей в несколько раз. Ученые полагают, что таким же образом можно повысить характеристики других материалов, которые изначально показывают более высокую производительность.
Источник фото на странице: American Public Power Association
