Благодаря этим красителям КПД батарей увеличился

Ученые из России и Великобритании создали новый тип красителей, которые увеличивают коэффициент полезного действия (КПД) органических солнечных батарей. Статью с описанием работы опубликовал Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry, кратко об этом пишет пресс-служба проекта "5-100".

"Одной из наиболее перспективных альтернатив для кремниевых преобразователей солнечной энергии являются органические солнечные батареи. Ключевую роль в таких устройствах играют вещества-фотосенсибилизаторы, на создание которых был направлен наш проект", - рассказал о своей работе один из авторов статьи, профессор Южно-уральского государственного университета Олег Ракитин.

Эффективность кремниевых солнечных батарей и многих их аналогов из других полупроводниковых материалов не очень велика. Лучшие приборы такого рода преобразуют в электрический ток лишь небольшую долю энергии солнца, около 24%. Вместе с высокой себестоимостью подобных генераторов это - одна из главных проблем для их распространения в быту и промышленности.

Ученые пытаются заменить такие батареи более дешевыми органическими, в которых электричество вырабатывают фотосенсибилизаторы - специальные красители, которые могут восстанавливаться и окисляться, взаимодействуя со светом. Пока их эффективность остается достаточно низкой, меньше 10%.

Ловушка для света

Изучая свойства органических красителей на основе так называемых карбазолов - молекул, которые состоят из нескольких углеводородных колец и содержат в себе вкрапления в виде атомов азота, Ракитин и его коллеги сделали большой шаг к решению этой проблемы. Их широко применяют при создании различных светящихся красителей, которые могут взаимодействовать с ультрафиолетом и другими типами излучения.

Ученые попытались поменять структуру их молекул, а также присоединить к ним другие структуры таким образом, что карбазолы начали активнее взаимодействовать с солнечным светом и передавать его энергию в другие компоненты солнечных батарей. Ракитин и его коллеги создали три новых краски, которые смогли решить эту задачу особенно эффективно.

Как отмечают ученые, примитивные прототипы солнечных батарей на их основе поглощают около 5,8% энергии солнечного света. В этом отношении они превосходят многие существующие и широко применяемые фотосенсибилизаторы, если поместить их в аналогичные условия.

Сейчас российские ученые продолжают опыты с карбазолами в надежде открыть более совершенные версии красителей, а также анализируют, можно ли использовать в солнечных батареях сразу два красителя, которые взаимодействуют с разными типами света. Этот прием, как надеются исследователи, повысит КПД подобных батарей и поможет им поглощать значительно больше энергии солнца, чем это возможно сейчас.