Солнечные панели вырабатывают чистую энергию, но производство самих батарей далеко не экологически чистое. Помочь с этим может переход на выпуск фотопанелей с использованием органических материалов, но до сих пор этому мешал ряд технологических проблем. Совместными усилиями учёные из Швеции и Китая нашли возможность «озеленить» производство солнечных элементов из «органики», что даёт надежду на прорыв в отрасли.
Источник изображения: Olov Planthaber / Linköping University
В опубликованной в издании Nature Energy статье исследователи рассказали о методах решения проблемы экологически грязного производства солнечных элементов из органических материалов. Главной проблемой было использование токсичных органических растворителей с низкой температурой кипения. Мало того, что они были вредны для окружающей среды, так ещё низкая температура кипения вела к чрезмерному испарению раствора, что ставило крест на экономном производстве.
Учёные из Университета Линчёпинга в Швеции и Университета Сучжоу в Китае смогли подобрать молекулярные соединения, которые стали донорами определённых молекул в составе нетоксичных органических растворителей. Система донор-акцептор решила две задачи: позволила задействовать в процессе безопасные растворители и повысила температуру кипения растворителей. При этом КПД получившегося солнечного элемента составил 17 % — это почти на уровне КПД лучших лабораторных образцов фотоэлементов из «вредных» растворителей, у которых эффективность равна 18 %.
До сих пор КПД фотоэлементов, выпущенных с использованием безопасных органических растворителей, был намного ниже, как и страдала устойчивость «зелёных» фотопанелей в условиях эксплуатации во внешней среде (деградация происходила в течение 10 лет). Новый техпроцесс обещает повысить устойчивость дружественных к среде фотопанелей к непогоде и прямым солнечным лучам и открывает путь к масштабному производству.
Добавим, предложенные молекулярные соединения также позволили увеличить эффективную площадь отдельных фотоэлементов. Иначе говоря, дали возможность делать их больше по площади не теряя в эффективности. Это тоже позволит снизить стоимость органических солнечных панелей за счёт уменьшения количества элементов в составе панелей.