Новости химической науки > Прорыв в создании гибридных солнечных элементов

Исследователи из Отдела Проектирования Микросистем [Department of Microsystems Engineering (IMTEK)] и Центра Исследования Материалов Фрейбурга [Freiburg Materials Research Center (FMF)] достигли успеха в разработке метода обработки поверхности наночастиц, позволившего существенно увеличить эффективность органических солнечных элементов.

Использование квантовых точек на основе селенида кадмия позволило получить гибридные солнечные элементы с коэффициентом полезного действия два процента.

Разработан новый метод обработки поверхности наночастиц, позволяющий существенно увеличить эффективность органических солнечных элементов. (Рисунок из Appl. Phys. Lett. 96, 013304 (2010); doi:10.1063/1.3280370)

Производительность комбинированных солнечных батарей в 2% превышает прежние показатели в 1-1,8%, зафиксированные ранее для систем подобной архитектуры. Светочувствительный слой гибридных солнечных элементов представляет смесь наночастиц – квантовых точек из сульфида кадмия, взвешенных в слое органического сопряженного полимера – поли-3-гексилтиофена. Если новый метод, разработанный и запатентованный исследователями, можно распространить на другие наночастицы, их метод может оказаться прорывным для дальнейшей модификации и дальнейшего увеличения эффективности солнечных батарей подобного типа.

Органические солнечные элементы представляют собой третье поколение солнечных элементов и до настоящего времени находятся в стадии разработки. Мировой рекорд производительности исключительно органического солнечного элемента, оба фоточувствительных слоя которого состоят лишь из органических соединений, в настоящее время составляет 7%; оба слоя этого элемента получены «мокрыми» способами.

У органических солнечных элементов имеется ряд преимуществ перед обычными, производящимися промышленно кремниевыми солнечными элементами. Эти преимущества заключаются не только в том, что органические солнечные элементы существенно тоньше и гибче кремниевых, а также тем, что их проще и дешевле производить промышленно. Органические солнечные элементы проще приспособить как для снабжения энергией электронных устройств для повседневного использования, так и для устройств и систем, которые могут не использоваться постоянно. В долгосрочной перспективе органические солнечные элементы могут понизить нашу зависимость от батарей, аккумуляторов и подводящих питание проводов.

Новый метод, позволивший значительно увеличить производительность гибридных солнечных элементов, разработан в результате тесного сотрудничества химиков, физиков и инженеров из IMTEK и FMF.

Руководитель группы Микаэль Крюгер (Michael Krüger) отмечает, что тесное сотрудничество, реализованное в работе над проектом специалистами в различных областях, было несомненным преимуществом и позволило быстро достичь прогресса в достижении поставленной исследовательской задачи. Он добавляет, что все этапы работы от синтеза наночастиц до модификации их поверхности и введения их в полимерные материалы, получения композитных солнечных элементов и изучения их свойств были выполнены непосредственно исследователями из IMTEK и FMF.

В настоящее время исследователи пытаются использовать разработанный и запатентованный метод на других многообещающих для создания гибридных солнечных элементов системах для дальнейшего совершенствования способа обработки поверхности наночастиц и превращения метода в технологию, непосредственно готовую к применению в промышленных масштабах. Исследователям еще предстоит решить следующие задачи: увеличение долговечности получаемых солнечных элементов и удешевление их производства.

Источник: Appl. Phys. Lett. 96, 013304 (2010); doi:10.1063/1.3280370

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #физическая химия, #химия поверхности, #химия полимеров