Солнечный потенциал органических полимеров
Новая версия солнечных батарей, созданных в лабораториях университетов Райса (Rice University) и Пенсильвании (University of Pennsylvania), смогут открыть путь к изучениям нового класса солнечных устройств.
Фотоэлектрические элементы, созданные в ходе проекта, возглавляемого химиками Rafael Verduzco и Enrique Gomez, основаны на блок-сополимерах, — самособирающихся органических материалах, каковые выстраиваются в отдельные слои. Они заметно превосходят другие панели из полимерных составов, выступающих в качестве активных элементов.
Тогда как коммерческие солнечные панели на базе кремния конвертируют около 20% солнечного света в электричество (а кое-какие экспериментальные образцы достигают показателей в 25%), существует тенденция проведения изучений в области полимерных солнечных панелей, что имело возможность бы существенно сократить цена солнечной энергии, говорит Verduzco. Панели от университетов Райса и Пенсильвании достигают лишь 3% эффективности, но и это лучше чем другие разработки на базе полимерных составов.
«В солнечных батареях необходимо два компонента: один для переноса электронов, второй для переноса хорошего заряда», говорит Verduzco. Дисбаланс между этими двумя составляющими вызывается входящей энергией солнечного света, создавая нужный ток.
С середины 1980-х исследователи экспериментировали с соединением либо смешиванием полимерных составов и не достигли особенных удач. Позднее смеси из полимеров и фуллеренов продемонстрировали 10% эффективности, но с фуллеренами сложно трудиться.
В лаборатории Райса был открыт блок-полимер P3HT-b-PFTBT, что разделяется на группы размером около 16нм. Что более весьма интересно, исследователи нашли естественную тенденцию полимера к формированию групп в направлении перпендикулярном стеклу. Сополимер был создан в присутствии верхнего слоя узкого оксида индия (indium tin oxide (ITO)) при температуре 165°С.
Со слоем алюминия на другой стороне устройства, группы полимеров вытягиваются от поверхности электродов к дну и снабжают свободное прохождение электронов.
«В теории, блок-сополимеры являются отличными кандидатами для органических солнечных панелей, но еще никому не получалось достигнуть хорошей фотоэлектрической производительности в работе с ними», говорит Verduzco. «Мы боролись за идею блок-сополимеров вследствие того что ранее были протестированы только немногие типы этого материала. Мы постоянно полагали, что достигнуть хорошей производительности с применением блок-сополимеров быть может, в случае если верно их спроектировать и отыскать подходящие режимы производства».
Тайны остаются, говорит ученый. «Еще не светло, из-за чего сополимеры организуются в перпендикулярное к электродам положение».
«Для начала мы сосредоточимся на улучшении производительности, поскольку в случае если мы не сможем достигнуть громадных показателей, не будет необходимости совершенствовать стабильность», говорит Verduzco.
Источник: Rice University.
