Новый материал для солнечных элементов создали в университете штата Огайо. Его преимуществом является невысокая стоимость, которая, по мнению разработчиков, позволит конкурировать с традиционными источниками электроэнергии. Оттолкнувшись от существующих наработок в этой области, ученые смогли приблизить новые элементы по эффективности преобразования к неорганическим элементам из кремния. Более того, они обещают, что в течение нескольких лет электричество, получаемое при помощи органических солнечных батарей, сможет конкурировать по цене с электричеством, поставляемым по электросети.
Типичный солнечный элемент из аморфного поликристаллического кремния имеет КПД 10-15%. Монокристаллические кремниевые элементы имеют более высокий КПД, но стоят значительно дороже. Применение специальных приемов позволяет в лабораторных условиях достичь очень высокого КПД. Элемент на базе органических красителей (organic dye-sensitized solar cell, DSSC), созданный специалистами университета, показывает КПД чуть ниже 9%, но по стоимости производства он в четыре раза привлекательнее своих кремниевых собратьев.
Принцип работы DSSC состоит в поглощении фотонов недорогой тонкопленочной структурой, содержащей молекулы красителя, «закрепленные» в слое оксида титана, нанесенном на стеклянную или пластмассовую подложку. Поглощение фотона приводит к возбуждению молекулы красителя, из которой высвобождаются электроны. Они попадают в слой оксида титана, по которому передаются к отрицательному выводу элемента. Ранее было опробовано два подхода к увеличению полезной площади элемента. В одном фоточувствительный слой наносили на поверхность наночастиц, в другом – на поверхность нанотрубок.
Использование наночастиц увеличивает площадь, но затрудняет движение электронов. Нанотрубки лишены этого недостатка, но не так заметно увеличивают полезную площадь. Ученые из Огайо решили объединить оба подхода, смешав наночастицы и нанотрубки, что и позволило достичь высокой эффективности преобразования.
Источник: EE Times