Исследователи обнаружили, что соединение ряда новых полупроводящих полимеров при контролируемой температуре является ключом к созданию высокоэффективных органических солнечных элементов, причем их серийное производство будет значительно дешевле по сравнению с существующим.

   Выводы ученых из Университета штата Северная Каролина и Гонконгского университета науки и технологий также открывают пути для экспериментов с различными химическими смесями, которые составляют активные слои элемента.

   Полимерные солнечные элементы являются тщательно контролируемыми смесями полимера- донора и фуллерена-акцептора. Элемент создается путем добавления растворителя к полимеру и фуллерену, до тех пор пока смесь не станет жидкой, и последующего покрытия его поверхности тонким слоем этой жидкости. После  испарения растворителя тонкий слой отвердевает, материал-донор превращается в крошечные, высоко упорядоченные "комки", которые связаны с другими, неупорядоченными молекулами донора, а акцептор переплетается вокруг них. В настоящее время наиболее эффективные органические солнечные элементы изготавливаются с использованием только одного вида фуллерена.

     Исследователи и раньше изучали морфологию солнечных батарей и обнаружили, что размер "комков" в донорном слое и взаимодействие между соседними молекулами внутри слоев были основными факторами эффективности солнечных элементов.

     В статье, опубликованной в Nature Communications, ученые показали, что размер и соединение молекул в элементах сильно зависит от температуры. Они также показали, что рекордное значение КПД до 10,8% - в отличие от опубликованного в настоящее время значения 9,8% - достижимо с использованием множества разновидностей фуллеренов. Кроме того, эта эффективность может быть достигнута и в толстых слоях.

    Команда ученых продемонстрировала 10%-ный КПД с 10 различными смесями, в том числе и в толстых пленках. Таким образом, эти солнечные элементы могут быть изготовлены с использованием существующих методов массового производства, таких как литье под давлением и рулонная технология аналогичная печати газет, а не более дорогих методов производства, используемых сейчас, которые необходимы для контроля толщины.

    Ученые надеются, что их результаты позволят в дальнейшем экспериментировать с различными смесями полимеров и фуллеренов для повышения эффективности солнечных элементов, уменьшения затрат на их производство и в итоге приведет к экономически выгодному альтернативному источнику энергии.

       Источник: http://news.ncsu.edu/2014/11/efficient-solar-cell/

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта