На 56% ефективніша за звичайні: створено нову органічну сонячну панель

Дослідники з Іллінойського університету в Урбані-Шампейні домоглися прориву в галузі органічних сонячних елементів (OSC), наблизивши технологію до комерційної життєздатності. Про це йдеться на офіційному сайті університету.

Органічні сонячні елементи — це перспективна технологія, яка може перетворити будь-яку поверхню на генератор енергії. Ці елементи легкі та гнучкі, що дає змогу використовувати в місцях, недоступних традиційним кремнієвим панелям.

"Уявіть собі рюкзаки і намети, оснащені OSC, які можуть генерувати енергію на вимогу в польових умовах, або вікна, що перетворюють сонячне світло на електрику завдяки сонячним елементам, невидимим неозброєним оком", — ідеться у пресрелізі.

Незважаючи на низку переваг, органічні сонячні панелі поки що добре працюють тільки в лабораторних умовах. У реальному житті їхня ефективність і стабільність істотно падає в процесі виробництва.

Щоб розв'язати цю проблему, вчені під керівництвом професора Ін Дяо зосередилися на процесі молекулярної збірки під час виготовлення. OSC складаються з декількох шарів плівки товщиною в нанометр. Маніпулюючи умовами обробки під час друку плівок, вчені намагалися змусити молекули приймати різні структури.

Важливо Приносить подвійну користь: створено незвичайну сонячну панель, що пропускає світло (фото)

"Чорнило випаровується під час друку, тому — залежно від того, наскільки швидко ми друкуємо і наскільки повільно випаровується — ми можемо заблокувати збірку на різних етапах", — пояснив дослідник Алек Дамрон.

Вчені виявили, що якщо друкувати плівки повільно, а не швидко, то фізика випаровування переважатиме, і це змусить полімери збиратися в рідкі кристали до утворення плівки. Цей висновок був важливий, оскільки рідкокристалічні структури забезпечували кращу стабільність і ефективність OSC порівняно з комірками, виготовленими з використанням випадкових шляхів агрегації.

Далі дослідники розробили два шляхи складання рідких кристалів: ахіральний і хіральний. Обидва варіанти призвели до явного поліпшення ефективності та стабільності органічних сонячних елементів, проте хіральна, або спіральна, структура дала найкращі результати.

Так, ахіральні рідкокристалічні структури продемонстрували 20-відсоткове поліпшення ефективності та триразове поліпшення стабільності порівняно з випадковими агрегатами агрегації. Під час друку зі спіральною структурою це число збільшилося до 56 відсотків ефективності та в 50 разів більшої стабільності.

"Ця тенденція, яку ми побачили в поліпшенні продуктивності за рахунок рідкокристалічної фази порівняно з випадковою агрегацією волокон, є загальною і може бути застосована до різних типів органічних матеріалів сонячних елементів", — підсумував Алек Дамрон.

Нагадаємо, компанія Anker представила на виставці Mobile World Congress (MWC) у Барселоні плащ із сонячними панелями для зарядки електронних пристроїв на відкритому повітрі.