Новое достижение в солнечной энергетике

photovoltaik_fauНовое достижение в солнечной энергетике: ученые из Университета имени Фридриха — Александра в Эрлангене и Нюрнберге (FAU) проводят исследования по поиску эффективных, устойчивых органических фотоэлементов в качестве альтернативы кремнию

Ученые из Университета Эрланген-Нюрнберг (FAU) вместе с известным исследователем солнечной энергии и материалов профессором доктором Кристофом Брабеком установили новую веху в гонке за эффективностью солнечных технологий будущего в качестве жизнеспособной альтернативы ископаемым источникам энергии.

Совместно с партнерами из Имперского колледжа Лондона и Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) они исследовали новую молекулу, на базе которой органические фотоэлементы достигают значительно более длительного срока службы — при одновременном повышении эффективности.

Ученым удалось соединить в новой технологии вместе такие факторы, которые играют важную роль на энергетическом рынке с целью получения устойчивой энергии: эффективность солнечной батареи, ее срок службы и стоимость в расчете на ватт. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

В отличие от кремниевых фотоэлементов, которые часто устанавливаются в солнечных электростанциях на крышах зданий, органические фотоэлементы состоят из специальных полупроводниковых полимеров, а также так называемых фуллеренов, основанных на углероде нано шариков, имеющих вид футбольного мяча. Благодаря использованию фуллеренов, фотоэлементы достигают, правда, высокой эффективности. Но долгосрочное использование, например, 30 лет, они не выдерживают.

«Устойчивость таких фотоэлементов к влиянию внешней среды недостаточна», —  говорит профессор д-р Кристоф Брабек, Институт проблем материаловедения РАН (Материалы для электроники и энергетических технологий).

Новая органическая молекула основана не на фуллеренах

Теперь происходит смена парадигм. Потому что исследователям FAU совместно с Брабеком и соискателем ученой степени Nicola Gasparini удалось найти альтернативу фуллеренам.

«Мы исследовали новую органическую молекулу, основанную не на фуллеренах. Среди так называемых акцепторов, важных для солнечной энергетики, она представляет собой совершенно новый класс функциональности», объясняет Кристоф Брабек. В то время как фуллерены поглощают очень мало света, исследуемая молекула отличается преобразованием большого количества света. Чем больше солнечного света поглощается, тем выше эффективность.

«Полная замена фуллеренов с помощью новой технологии – это новый прорыв в международном научном сообществе, который приведет к снижению затрат на солнечную энергию».

Таким образом, согласно д-ру Брабеку, позиции солнечной энергии усиливаются в качестве конкурентоспособной альтернативы ископаемым источникам энергии. Снижаются все производственные затраты, необходимые для преобразования солнечной энергии в электрическую.

Недавно разработанный синтетический материал для фотоэлементов имеет рекордную стабильностью и рекордную производительность

В недавно опубликованном исследовании ученые указывают –  основываясь на специальном новом полимере – на рекордную стабильность и рекордную производительность вновь разработанного синтетического материала.

«Мы отметили значительно более высокую устойчивость к влиянию внешней среды при более высоких температурах до 140 градусов,» говорит Брабек. И мы ожидаем, что на основе этого материала сможем достигнуть производительности более 10%.»

Не в последнюю очередь процесс печати новых органических материалов представляется более экономичным. Вместо применения дорогих полупроводниковых технологий, фотоэлементы выполняются из тонкого пластикового носителя, из пленки, с нанесением слоя и печатью.

Пленка может быть различных цветов. От этого выиграют, например, архитекторы, что обеспечит им выбор любого цветового решения для эстетически сложных объектов, или конструкторы автомобилей при установке специальных органических фотоэлементов в стеклянную крышу автомобиля. Многочисленные новые возможности оптимизации и области применения также открываются и для химической промышленности.

Написать нам