Солнечный потенциал органических полимеров
Новая версия солнечных батарей, созданных в лабораториях университетов Райса (Rice University) и Пенсильвании (University of Pennsylvania), могут открыть путь к исследованиям нового класса солнечных устройств.
Фотоэлектрические элементы, созданные в рамках проекта, возглавляемого химиками Rafael Verduzco и Enrique Gomez, основаны на блок-сополимерах, - самособирающихся органических материалах, которые выстраиваются в отдельные слои. Они заметно превосходят другие панели из полимерных составов, выступающих в качестве активных элементов.
В то время как коммерческие солнечные панели на основе кремния конвертируют около 20% солнечного света в электричество (а некоторые экспериментальные образцы достигают показателей в 25%), существует тенденция проведения исследований в области полимерных солнечных панелей, что могло бы значительно сократить стоимость солнечной энергии, говорит Verduzco. Панели от университетов Райса и Пенсильвании достигают только 3% эффективности, но и это лучше чем другие разработки на основе полимерных составов.
«В солнечных батареях нужно два компонента: один для переноса электронов, другой для переноса позитивного заряда», говорит Verduzco. Дисбаланс между этими двумя составляющими вызывается входящей энергией солнечного света, создавая полезный ток.
С середины 1980-х исследователи экспериментировали с соединением или смешиванием полимерных составов и не достигли особых успехов. Позднее смеси из полимеров и фуллеренов показали 10% эффективности, но с фуллеренами сложно работать.
В лаборатории Райса был открыт блок-полимер P3HT-b-PFTBT, который разделяется на группы размером около 16нм. Что более интересно, исследователи обнаружили естественную тенденцию полимера к формированию групп в направлении перпендикулярном стеклу. Сополимер был создан в присутствии верхнего слоя тонкого 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 обеспечивают беспрепятственное прохождение электронов.
«В теории, блок-сополимеры являются превосходными кандидатами для органических солнечных панелей, но еще никому не удавалось достичь хорошей фотоэлектрической производительности в работе с ними», говорит Verduzco. «Мы боролись за идею блок-сополимеров потому, что ранее были протестированы лишь немногие типы этого материала. Мы всегда полагали, что достичь хорошей производительности с использованием блок-сополимеров возможно, если правильно их спроектировать и найти подходящие режимы производства».
Тайны остаются, говорит ученый. «Еще не ясно, почему сополимеры организуются в перпендикулярное к электродам положение».
«Для начала мы сосредоточимся на улучшении производительности, так как если мы не сможем достичь больших показателей, не будет необходимости совершенствовать стабильность», говорит Verduzco.
Источник: facepla.net
