Пресс-релиз

Дополнительный светопоглощающий компонент сделал органические солнечные батареи более эффективными и долговечными

Дополнительный светопоглощающий компонент сделал органические солнечные батареи более эффективными и долговечными
Подписка на рассылку

Дополнительный светопоглощающий компонент сделал органические солнечные батареи более эффективными и долговечными

  • 3727
  • 4 мин.
Дополнительный светопоглощающий компонент сделал органические солнечные батареи более эффективными и долговечными

Российские ученые вместе с китайскими коллегами разработали высокоэффективные органические солнечные батареи. Они оказались эффективнее и устойчивее к нагреванию и освещению благодаря добавлению к стандартной смеси «донор + акцептор» третьего компонента, поглощающего свет в промежуточном диапазоне между ними. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликованной в Journal of Materials Chemistry A, помогут приблизить время, когда гибкие, легкие и экологичные органические солнечные батареи получат широкое распространение в быту и промышленности.

Энергетика остается одним из основных источников выбросов углерода, которые страны всего мира стараются сокращать. Один из путей — использование альтернативных способов получения электричества, например, преобразование в него солнечного света.
 
В основе фотовольтаических устройств, способных на это, лежит фотоэффект, когда под действием квантов света (фотонов) электроны вырываются из одного органического полупроводника (донора) и переходят в другой (акцептор). В месте их ухода остаются положительные заряды — «дырки», которые при включении такого фотоэлемента в электрическую цепь движутся к положительному электроду (аноду), а электроны — к отрицательному электроду (катоду), в результате чего возникает электрический ток.

«Это обычное устройство органических солнечных батарей — легких, компактных, гибких, прочных и потенциально полупрозрачных систем. Однако сейчас есть ряд проблем, ограничивающих широкое применение таких устройств. Например, в процессе работы они поглощают свет в относительно узком спектральном диапазоне, велики потери энергии при передаче зарядов между их компонентами, и при этом солнечный элемент недостаточно стабилен, особенно при неизбежном нагревании», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Пономаренко, доктор химических наук, заведующий лабораторией функциональных материалов для органической электроники и фотоники, директор Института синтетических полимерных материалов имени Н.С. Ениколопова РАН.

Сотрудники ИСПМ РАН (Москва) совместно с китайскими коллегами из Уханьского университета решили эту проблему и создали высокоэффективные органические солнечные батареи на основе тройных смесей органических полупроводников. Они разработали и добавили еще один компонент — сложную органическую молекулу, которую можно достаточно просто синтезировать. Она поглощает солнечный свет в промежуточном диапазоне спектра между донором и акцептором. В результате фотоэффект запускается во всех трех полупроводниках, но носителям заряда проще мигрировать: дополнительный компонент служит мостиком, «перейти» по которому электронам проще, чем перепрыгнуть с одного «берега» (донора) на другой (акцептор). Потери энергии, соответственно, снижаются, и в итоге удалось повысить эффективность преобразования солнечного света до 18% (в сравнении с исходными 16%), что соответствует мировому уровню для данного типа устройств.
 
Кроме того, добавка улучшила структуру органических солнечных элементов, сделав ее более устойчивой к нагреванию и воздействию света. Малая стабильность обычных органических солнечных батарей обусловлена достаточно слабыми межмолекулярными связями. Вещество за счет специфических боковых групп, активно взаимодействующих с исходными донором и акцептором, послужило своего рода легирующей добавкой — совсем как примеси в сплаве, улучшающие его свойства. Фотоэлемент стал более устойчивым к нагреванию: критический фазовый переход, при котором устройство теряет свою активность, начинался не при 100°C, а при 110°C. При моделировании обычной рабочей температуры в 85°C авторы выяснили, что у модифицированной системы спустя 1000 часов эффективность преобразования солнечной энергии в электричество снизилась до 86% от изначальной, тогда как у исходной — до 67%. Аналогичный результат исследователи получили, освещая образцы светом, по спектру схожим с солнечным: спустя то же время эффективность трехкомпонентного материала упала до 75%, двухкомпонентного — до 60%.

«Органические солнечные батареи являются легкими, гибкими и безопасными для окружающей среды как в процессе эксплуатации, так и после их утилизации. Создание их стабильных и эффективных моделей и прототипов приближает перспективу широкого использования подобных устройств в различных областях: фотовольтаике, интегрированной в здания на крышах, стенах и окнах, в автомобилях, авиационной и космической технике, а также для зарядки различных портативных устройств в полевых условиях», — подводит итог Сергей Пономаренко.

Источник изображения : technovery.com

Пресс-релизы компании Смотреть все

Пресс-релизы по теме

Свежие пресс-релизы Смотреть все

Лучшие пресс-службы

О компании

Российский научный фонд Российский научный фонд

Российский научный фонд — некоммерческая организация, созданная в целях финансовой и организационной поддержки фундаментальных и поисковых научных исследований, подготовки научных кадров, развития нау...

Цитаты

Все

В регионе выросла телеком-инфраструктура

СЕРОБАБИН Эдуард Александрович
СЕРОБАБИН Эдуард Александрович

Развитие локальных кадров — один из приоритетов компании в регионе. Мы видим, что спрос на специалистов телеком-отрасли стабильно растет. Наша задача — дать молодым профессионалам не просто знания, а реальный опыт, который сразу можно применять на объектах

Омская область переориентировала экспорт

ДРОФА Николай Валентинович
ДРОФА Николай Валентинович

У нас изменилась ситуация с Казахстаном, который полностью закрыл ввоз пшеницы всеми видами транспорта. Поэтому сегодня у нас новая экспортная составляющая — это Южная Корея и Индия. Южная Корея, к примеру, готова забирать до 1 млн тонн омской пшеницы

Омская область подготовит бюджет на 2027 год

ЧЕЧЕНКО Вадим Александрович
ЧЕЧЕНКО Вадим Александрович

Результатом этих изменений должно стать повышение эффективности управления в финансово-бюджетной сфере. Одним из важнейших приоритетов при составлении бюджета является сохранение поддержки местных бюджетов, обеспечение их сбалансированности

Омская область нарастила экспортные позиции

НЕГОДУЙКО Анна Валерьевна
НЕГОДУЙКО Анна Валерьевна

Такие результаты работают на имидж региона. Приносят налоги, новые рабочие места, укрепляют экономику. Пусть география поставок только расширяется!

Омская область создала систему управления ИИ

МАКАЛЕНКО Максим Игоревич
МАКАЛЕНКО Максим Игоревич

Создается такой ореол, что сейчас искусственный интеллект заменит всех и вся. Но по факту нужно очень аккуратно внедрять такую технологию. Ведь очень много факторов на это влияет: в каком состоянии данные, насколько оптимизирован процесс

Дни рождения

Все