9.2.2010
Исследователи из Отдела Проектирования Микросистем [Department of Microsystems Engineering (IMTEK)] и Центра Исследования Материалов Фрейбурга [Freiburg Materials Research Center (FMF)]
достигли успеха в разработке метода обработки поверхности наночастиц,
позволившего существенно увеличить эффективность органических солнечных
элементов.
Использование квантовых точек на основе селенида кадмия позволило
получить гибридные солнечные элементы с коэффициентом полезного
действия два процента.
Разработан новый метод обработки поверхности наночастиц,
позволяющий существенно увеличить эффективность органических солнечных
элементов. (Рисунок из Appl. Phys. Lett. 96, 013304 (2010);
doi:10.1063/1.3280370)
Производительность комбинированных солнечных батарей в 2% превышает
прежние показатели в 1-1,8%, зафиксированные ранее для систем подобной
архитектуры. Светочувствительный слой гибридных солнечных элементов
представляет смесь наночастиц – квантовых точек из сульфида кадмия,
взвешенных в слое органического сопряженного полимера –
поли-3-гексилтиофена. Если новый метод, разработанный и запатентованный
исследователями, можно распространить на другие наночастицы, их метод
может оказаться прорывным для дальнейшей модификации и дальнейшего
увеличения эффективности солнечных батарей подобного типа.
Органические солнечные элементы представляют собой третье поколение
солнечных элементов и до настоящего времени находятся в стадии
разработки. Мировой рекорд производительности исключительно
органического солнечного элемента, оба фоточувствительных слоя которого
состоят лишь из органических соединений, в настоящее время составляет
7%; оба слоя этого элемента получены «мокрыми» способами.
У органических солнечных элементов имеется ряд преимуществ перед
обычными, производящимися промышленно кремниевыми солнечными
элементами. Эти преимущества заключаются не только в том, что
органические солнечные элементы существенно тоньше и гибче кремниевых,
а также тем, что их проще и дешевле производить промышленно.
Органические солнечные элементы проще приспособить как для снабжения
энергией электронных устройств для повседневного использования, так и
для устройств и систем, которые могут не использоваться постоянно. В
долгосрочной перспективе органические солнечные элементы могут понизить
нашу зависимость от батарей, аккумуляторов и подводящих питание
проводов.
Новый метод, позволивший значительно увеличить производительность
гибридных солнечных элементов, разработан в результате тесного
сотрудничества химиков, физиков и инженеров из IMTEK и FMF.
Руководитель группы Микаэль Крюгер (Michael Krüger) отмечает, что
тесное сотрудничество, реализованное в работе над проектом
специалистами в различных областях, было несомненным преимуществом и
позволило быстро достичь прогресса в достижении поставленной
исследовательской задачи. Он добавляет, что все этапы работы от синтеза
наночастиц до модификации их поверхности и введения их в полимерные
материалы, получения композитных солнечных элементов и изучения их
свойств были выполнены непосредственно исследователями из IMTEK и FMF.
В настоящее время исследователи пытаются использовать разработанный
и запатентованный метод на других многообещающих для создания гибридных
солнечных элементов системах для дальнейшего совершенствования способа
обработки поверхности наночастиц и превращения метода в технологию,
непосредственно готовую к применению в промышленных масштабах.
Исследователям еще предстоит решить следующие задачи: увеличение
долговечности получаемых солнечных элементов и удешевление их
производства.
|