Nowe badania, opublikowane w Journal of Materials Chemistry A, pokazały, że uporządkowane struktury oparte na cząsteczkach organicznych mogą być wykorzystywane do produkcji energii słonecznej.

Panele słoneczne i systemy magazynowania energii słonecznej są jednym z najbardziej obiecujących sposobów wytwarzania energii elektrycznej. Branża energii słonecznej przeżywa szybki wzrost, który zdominowały wiele tańsze i bardziej wydajne ogniwa słoneczne i akumulatory.

Głównym sposobem ulepszenia systemów solarnych jest wprowadzenie nowych materiałów. Podstawowymi elementami panelu słonecznego przetwarzającego światło na energię elektryczną są ogniwa fotowoltaiczne. Są one w większości wykonane z polikrzemu – bardzo czystej, polikrystalicznej postaci krzemu.

Organiczne polimery o właściwościach fotowoltaicznych są jednym z głównych kandydatów do zastąpienia polikrzemu.

Fluor kluczem do zwiększenia efektywności ogniw organicznych!

Zespół naukowców pochodzących z Francji, Rosji i Kazachstanu opisał sposób na zwiększenie wydajności organicznych ogniw słonecznych. Tajemnicą okazał się fluor, którego atomy zaczęto dodawać do polimerów, co znacznie poprawiło jego właściwości fotowoltaiczne. Nowe badanie wyjaśnia wpływ fluorowania na wydajność komórki.

Aby osiągnąć najlepsze efekty z użytego materiału, naukowcy opracowali szereg modyfikacji polimeru, zmieniając jego strukturę, budowę atomową oraz długość łańcuchów związku.

Jak pokazała późniejsza analiza, cząsteczki zmodyfikowanego polimeru charakteryzowały się większą mobilnością nośnika ładunku, co z kolei przełożyło się na lepsze przewodzenie energii elektrycznej przez materiał. Dla ogniwa słonecznego ta właściwość jest wyraźną zaletą.

Wydajność mocno w górę!

Eksperymentując z różnymi modyfikacjami polimerów, zespół zwiększył wydajność komórek z 3,7% do 10,2%. Ogromny wzrost efektywności modułów sugeruje, że ogniwa polimerowe są technologią, z którą należy się liczyć. Być może dzięki kolejnym ulepszeniom organiczne ogniwa słoneczne będą w stanie przewyższyć swoje odpowiedniki oparte na atomach polikrzemu.

Współautor badania prof. Dimitri Ivanov wskazuje kolejne zalety technologiczne organicznych ogniw słonecznych. Zastrzega, że można je wytwarzać w mniejszej liczbie etapów w porównaniu z konwencjonalnymi krzemowymi ogniwami fotowoltaicznymi.

Według Iwanowa, tym, co stanowiło wyzwanie dla badania, była „potrzeba optymalizacji wydajności ogniw słonecznych poprzez dobranie odpowiedniego poziomu energii molekularnej dawcy i akceptora, a jednocześnie stworzenie odpowiedniej struktury supramolekularnej, która ułatwiłaby transport ładunku do elektrod”.

Redakcja GLOBEnergia