Солнечные батареи сделали прозрачными, не снизив их эффективность

18.02.2021

Для этого ученые пропитали ионными жидкостями набор из нанотрубок и фуллеренов

Физики создали дешевую технологию, с помощью которой органические солнечные батареи можно делать прозрачными без ущерба для эффективности их работы. Для того их нужно покрыть нанотрубками и легировать ионными жидкостями. Статью с описанием технологии опубликовал научный журнал ACS Applied Materials & Interfaces, кратко об этом пишет пресс-служба Университета ИТМО.

В последние годы физики, химики и инженеры начали работать над различными покрытиями для окон, которые позволяют стеклу избирательно поглощать тепло или свет и преобразовывать их в другие типы энергии. Подобные покрытия позволяют превращать окна в генераторы электричества или же помогают зданиям избегать перегрева летом и потерь тепла зимой.

Как правило, такие покрытия делают из органических веществ, которые могут поглощать разные формы электромагнитного излучения. При этом для человеческого глаза они остаются по большей части прозрачными. Главный недостаток этих покрытий заключается в низком КПД - в этом отношении они в несколько раз уступают непрозрачным кремниевым солнечным батареям.

"У обычных тонкопленочных солнечных батарей есть непрозрачный металлический задний контакт, позволяющий дополнительно захватить больше света в структуре. В прозрачных солнечных элементах используют светопропускающий задний электрод. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется на пропускание, поэтому и КПД у них намного ниже, а стоимость - выше", - объяснил один из авторов исследования, научный сотрудник Университета ИТМО Павел Ворошилов.

В ходе исследования ученые решили эту проблему заменив непрозрачный электрод набором из нанотрубок и фуллеренов - шарообразных структур из атомов углерода. Эти материалы проводят ток так же хорошо, как и металлы, но при этом остаются прозрачными для света.

Российские ученые выяснили, что их свойства можно улучшить, если пропитать фуллерены и нанотрубки ионными жидкостями. Так называют жидкие соли, которые состоят по большей части из положительно и отрицательно заряженных ионов, а не нейтральных молекул, как вода.

Руководствуясь подобными соображениями, физики изготовили солнечную батарею из набора органических молекул, которые могут поглощать свет и преобразовать его энергию в электричество. Затем ее покрыли нанотрубками и фуллеренами и обработали их ионной жидкостью, проследив, как от этого поменялся уровень КПД устройства.

Оказалось, что добавление наноструктур и ионной жидкости повысило эффективность работы прозрачных солнечных батарей примерно в 50 раз. Они практически вернулись на уровень производительности, характерный для их непрозрачных аналогов.

Ученые надеются, что созданная ими технология быстро найдет свое место в производстве прозрачных фотоэлементов и значительно расширит их практическое применение, попутно удешевив подобные устройства для конечного потребителя.

Источник: Тасс

Читайте другие наши новости