Установлен рекорд КПД полимерных солнечных батарей
Logo
Cover

Международная группа ученых добилась рекордного показателя КПД для полимерных солнечных батарей. В лабораторных условиях установка преобразует энергию солнца в электричество с эффективностью 14,2%. Это максимальный показатель для органических солнечных фотоэлементов. Однако прежде чем фиксировать рекорд, исследователям придется повысить стабильность батарей. 

221

Органические солнечные батареи обладают сразу несколькими преимуществами: они легко гнутся, мало весят и пропускают свет. При соединении с растворителем они превращаются в субстанцию, которую можно нанести на большие рулоны пластика, словно типографскую краску на газетный лист. Процесс не требует больших затрат, однако широкого применения не получил. Главной проблемой по-прежнему остается низкий КПД подобных решений.

Международной группе физиков и химиков удалось повысить эффективность таких панелей с помощью идеальных пар органических молекул. Как поясняет Chemical & Engineering News, органические полимерные фотоэлементы требуют наличия двух молекул. Роль первой обычной выполняет полимер, который впитывает свет и производит заряды. Второй элемент — малая молекула — получает от первой электроны, благодаря чему вырабатывается ток. В большинстве случаев при улучшении одного показателя ухудшался другой, поэтому общий КПД долго не удавалось увеличить.

В ходе экспериментов ученые «подогнали» молекулы друг под друга. Роль молекулы-акцептора выполняла IT-4 °F, которая содержит фтор и эффективно извлекает электроны. В качестве молекулы-донора использован полимер на основе бензодитиофена. Добавление фторосодержащих функциональных групп позволило повысить эффективность перехода электронов от донора к акцептору. Для налаживания связи между молекулами ученые снабдили полимер структурой боковой цепи.

В результате КПД солнечных фотоэлементов при лабораторных испытаниях составил 14,2%. Предыдущий рекорд для такого типа батарей не превышал 11,5%.

Результаты исследования опубликовали в Journal of the American Chemical Society.

Однако пока о сертификации и широком применении технологии говорить рано. Как пояснили ученые, стабильность фотоэлементов пока не достигнута, но они рассчитывают повысить ее за счет увеличения размера молекулы-акцептора.

«Через пару лет КПД удастся повысить до 18%-20% — продвинуться дальше этого будет уже сложно», — считает один из авторов исследования, физик Гаральд Эйд из Университета штата Северная Каролина.

Недавно команда ученых из университетов Бристоля и Кембриджа открыла новый метод создания полимерных полупроводящих наноструктур, которые поглощают свет и переносят энергию эффективнее, чем существующие аналоги. А исследователи из Института Фраунгофера (Германия) представили технологию печати перовскитных солнечных элементов, которая позволяет добиться рекордного КПД в 12,6%.