Изследователи усъвършенстват органични слънчеви клетки за соларни керемиди

Международен екип от учени от Франция, Русия и Казахстан намери начин да повиши неколкократно ефективността на органичните слънчеви клетки. Новото проучване, публикувано в “Journal of Materials Chemistry A”, показва, че подредени структури, базирани на органични молекули, могат да се използват за производство на слънчева енергия.

Слънчевите панели се разглеждат като един от най-обещаващите начини за генериране начиста електрическа енергия. Към 2017 г. общата мощност на инсталираните слънчеви панели по света възлиза на 400 гигавата. Индустрията се развива бързо, което зависи от по-евтините и по-ефикасни клетки.

Един от начините за подобряване на добива на слънчева енергия е въвеждането на нови материали. Основните елементи на слънчевия панел, превръщащ светлината в електричество, са фотоволтаичните клетки. Те са предимно от поликристален силиций – кристална форма на силиций с висока чистота. Но учените са постоянно заети да търсят алтернативни материали. Органичните полимери с фотоволтаични свойства са един от основните кандидати за заместване на полисилиция.

Екип от изследователи от Франция (Университета в Страсбург, Университета в Лион, Института за материални науки от Мюлуз, Synchrotron SOLEIL), Русия (Московски институт по физика и технологии, Московски държавен университет) и Казахстан (Университета Назарбаев) са намерили начин за повишаване на ефективността на органичните слънчеви клетки чрез включване на атоми флуор в полимера. Този процес, известен като флуориране, и по-рано е показвал, че че подобрявасвойствата на полимерните фотоволтаици, но механизмът бе слабо разбран. Новото проучване изяснява ефекта от флуорирането върху клетъчната ефективност.

Експериментирайки с различни модификации на полимера, екипът е успял да увеличи клетъчната ефективност от 3,7% до 10,2%. Това е доста по-малко от комерсиалните силициеви фотоволтаици, но огромното увеличение на ефективността предполага, че полимерните клетки са технология, при която предстои голямо развитие. Може би с по-нататъшни допълнителни настройки органичните слънчеви клетки биха могли да надминат своите силициеви събратя.

Освен, че преобразуват светлината в електроенергия многопо-ефективно, новите клетки с флуориран полимер са показали, че се характеризират и с по-голяма мобилност на носителя на заряда, което означава, че материалът провежда електричеството по-добре. За една слънчева клетка това е голямо предимство.

Откритието е обещаващо, защото органичните соларни клетки могатда се произвеждат като тънкослойни филми с възможност да се огъват. Така теса приложими върхи всякакви повърхности. “Например, можете да депозирате органични слънчеви батерии върху керемиди”, кава Дмитрий Иванов, съавтор на доклада. Той ръководи Лабораторията по функционални органични и хибридни материали в Московския институт по физика и технологии.

Според Иванов, това, което сега е предизвикателство за проучването, е “необходимостта да се оптимизира ефективността на слънчевата клетка, като се избират правилните нива на молекулната енергия на донора и акцептора, като същевременно се създаде подходяща супрамолекулна структура, която да улесни транспортирането на заряда до електродите”.

Коментари

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*