Прототип солнечных батарей на основе новых безметалловых органических красителей создали и испытали ученые из России. По мнению авторов, разработку можно будет встраивать в крыши, окна и фасады зданий без ущерба для их архитектурного облика, сообщили РИА Новости в пресс-службе НИУ МИЭТ.
Солнечные элементы были изготовлены с применением новых безметалловых органических красителей в качестве сенсибилизаторов — специальных добавок, усиливающих светочувствительность батарей.
В широком смысле сенсибилизированные красителем солнечные элементы (СКСБ) это простые устройства, которые можно создать из недорогих материалов без применения дорогостоящего оборудования и технологий. Стоимость их производства вдвое ниже, чем кремниевых батарей. Обычно такие элементы состоят из двух электродов (один сделан из высокопористого насыщенного красителем диоксида титана, нанесенного на прозрачную электропроводящую подложку, второй — из тонкого слоя платины или углерода на такой же подложке) и йодсодержащего электролита.
Сегодня разработка и производство СКСБ активно развивается за рубежом. Их встраивают в фасады зданий или используют в сельском хозяйстве, повышая эффективность использования земель на 60 процентов. Однако в России пока нет производства и масштабного использования сенсибилизированных красителем солнечных батарей.
Чтобы решить эту проблему, коллектив ученых из Национального исследовательского университета “МИЭТ” (НИУ МИЭТ), Института органического синтеза (ИОС) УрО РАН и Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова (ИОНХ) РАН разработал новые безметалловые органические π-сопряженные красители и протестировал их в составе прототипов сенсибилизированных красителем солнечных батарей.
Результаты исследования станут основой дальнейшей разработки новых солнечных батарей, которые можно интегрировать в конструктивные элементы зданий, например, в крышу, окна и фасад без ущерба для их архитектурного дизайна, сообщил руководитель лаборатории перспективных органических материалов ИОС УрО РАН Александр Степарук.
“Главный результат нашей работы в том, что удалось увеличить рабочую площадь солнечных батарей по сравнению с ранее созданными нами исследовательскими элементами в 100 раз до 36 см2 и при этом сохранить средний коэффициент пропускания на нормативном уровне в 35–40 процентов. Рабочее напряжение батареи составляет порядка полутора вольт, это неплохой результат. К сожалению, мы получили относительно невысокие значения плотности тока, но после оптимизации параметров элементов мы рассчитываем увеличить этот показатель”, — рассказал он.
Новые батареи отличаются от существующих кремниевых солнечных элементов такими преимуществами, как низкая стоимость производства, эффективность при слабом освещении и рассеянном свете, разнообразие цветовых решений, полупрозрачность и механическая прочность, перечислила научный сотрудник ИОНХ РАН Екатерина Текшина.
“На наш взгляд, именно совокупность этих факторов поможет солнечным батареям, сенсибилизированным красителем, найти применение при интеграции в архитектурные сооружения, несмотря на то, что их КПД ниже, чем у аналогов”, — подчеркнула она.
Разработку можно использовать для дальнейшего создания витражей, вырабатывающих электричество, сообщил руководитель лаборатории “Материалы и устройства активной фотоники” МИЭТ Петр Лазаренко.
“При этом получается двойной эффект. Такие панели защищают людей, которые находятся в здании, от внешнего шума и попутно генерируют электричество. В настоящий момент исследовательский коллектив может формировать элементы разного цвета (красного, зеленого, желтого или любого другого), что открывает перспективы их применения в декоре здания”, — рассказал он.
Ученые планируют продолжать работу по синтезу новых органических красителей и повысить эффективность работы создаваемых элементов в условиях искусственного освещения.
Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда.
По информации: “РИА Новости”
