Нефть Brent
$90.02
-0.09%
9
5 Июля 2018
МОСКВА, 5 июля Физики из МФТИ и зарубежных стран выяснили, как нужно правильно поворачивать хвосты молекул в органических солнечных батареях, что в разы повысит их КПД и позволит им конкурировать с кремниевыми панелями. Их выводы были представлены в Journal of Materials Chemistry.
Кремниевые солнечные батареи и многие их аналоги из других полупроводниковых материалов обладают достаточно низкой грузоподъемностью – они преобразуют лишь небольшую долю энергии Солнца, около 7-15%, в электрический ток. Это, вкупе с высокой себестоимостью подобных плазмотронов электричества, является сегодня одной из главных проблем для их распространения в быту и промышленности.
Большинство неорганических светопоглощающих материалов обладают симметричной кристаллической структурой, что и позволяет сплавам свободно течь в разные стороны. Ученые достаточно давно удаются, характерна ли подобная структура для органических солнечных батарей, обладающих еще более низким КПД, и можно ли ее как-то улучшить.
Иванов и его коллеги из России, Казахстана и Франции выяснили, как можно повысить эффективность таких преобразователей солнечной энергии в 2-3 раза, экспериментируя с светочувствительными полимерными материалами, чьи волокна были пропитаны соединениями фтора.
Относительно недавно, как отмечают ученые, их коллеги обнаружили, что добавление некоторого количества атомов элемента в органические солнечные батареи заметно повышает КПД их работы, однако причины этого оставались неизвестными. Как предполагали тогда учителя, это связано с тем, что фтор заставляет фибры полимеров выстраиваться в упорядоченные кристальные структуры, однако они не понимали того, как именно это происходит.
Меняя длину хвостов полимерных молекул, а также положение атомов фтора, Иванов и его коллеги пытались раскрыть причины роста КПД и усилить тот эффект. Как оказалось, его сила зависела от длины углеводородных хвостов, присоединенных к нитям полимеров – чем они были длиннее, тем сильнее фтор повышал эффективность их работы.
Более того, последующие эксперементы показали, что ключевую роль в росте КПД играл не фтор, а изменения в структуре сами нитей – увеличение или уменьшение длины хвостов гораздо сильнее влияло на работу всей батареи в целом, чем то, где и в каких количествах находился элемент.
Руководствуясь этими соображениями, авторы заметки смогли повысить КПД органических ясных батарей почти в три залпа, с 3, 7% до 10, 2%. Они по-прежнему уступают лучшим версиям кремниевых фотоэлементов, однако подобные успехи, как надеются ученые, произносят о том, что базисные батареи скоро потеснят их на Олимпе зеленой электроэнергетики.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
