Сонячні панелі виробляють чисту енергію, але виробництво самих батарей далеко не таке екологічно чисте. Допомогти з цим може перехід на випуск фотопанелей з використанням органічних матеріалів, але до цього часу цьому заважав ряд технологічних проблем. Спільними зусиллями вчені зі Швеції та Китаю знайшли можливість «озеленити» виробництво сонячних елементів із «органіки», що дає надію на прорив у галузі.
В опублікованій у виданні Nature Energy статті дослідники розповіли про методи розв’язання проблеми екологічно брудного виробництва сонячних елементів з органічних матеріалів. Головною проблемою було використання токсичних органічних розчинників із низькою температурою кипіння. Мало того, що вони були шкідливими для навколишнього середовища, так ще низька температура кипіння вела до надмірного випаровування розчину, що ставило хрест на економному виробництві.
Вчені з Університету Лінчепінгу у Швеції та Університету Сучжоу у Китаї змогли підібрати молекулярні сполуки, які стали донорами певних молекул у складі нетоксичних органічних розчинників. Система донор-акцептор вирішила два завдання: дозволила задіяти у процесі безпечні розчинники та підвищила температуру кипіння розчинників. При цьому отриманий ККД сонячного елемента склав 17 % — це майже на рівні ККД кращих лабораторних зразків фотоелементів із «шкідливих» розчинників, у яких ефективність дорівнює 18 %.
Досі ККД фотоелементів, випущених з використанням безпечних органічних розчинників, був набагато нижчим, як і страждала стійкість «зелених» фотопанелей в умовах експлуатації у зовнішньому середовищі (деградація відбувалася протягом 10 років). Новий техпроцес обіцяє підвищити стійкість дружніх до середовища фотопанелей до негоди та прямих сонячних променів та відкриває шлях до масштабного виробництва.
Додамо, запропоновані молекулярні сполуки також дозволили збільшити ефективну площу окремих фотоелементів. Інакше кажучи, дали можливість робити їх більше за площею, не втрачаючи ефективності. Це також дозволить знизити вартість органічних сонячних панелей шляхом зменшення кількості елементів у складі панелей.
Читайте також: