Швейцарские ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали солнечные батареи, на поверхность которых нанесены две фоточувствительные краски. Вместе красители поглощают свет во всем видимом спектре, а эффективность перевода солнечного света в электричество достигает рекордных значений — до 30%. Исследование опубликовано в журнале Nature.
В 90-х годах были изобретены сенсибилизированные красителем солнечные батареи, которые также называют ячейками Гретцеля по фамилии их создателя. Эти ячейки представляют собой электроды с пленкой из мезопористого нанокристаллического диоксида титана. На них нанесены светочувствительные красители. Когда они поглощают свет, их электроны возбуждаются и переносятся через пленку к электроду, в результате чего вырабатывается электричество. Ячейки Гретцеля прозрачные, дешевые, могут быть разных цветов. Сейчас их используют при строительстве небоскребов, теплиц и других зданий. Такие элементы даже иногда являются компонентами наушников и электронных книг. В последнее время эффективность сенсибилизированных красителем солнечных батарей улучшилась в условиях солнечного света и искусственного освещения. Однако до сих пор ученым тяжело контролировать сборку молекул красителя на поверхности пленки из диоксида титана.
Швейцарские ученые обратились к методу косенсибилизации, при котором используется два или более светопоглощающих красителя. Такой подход позволяет повысить эффективность солнечных батарей, однако достаточно труден из-за подбора подходящих красителей и их синтеза. В новой работе исследователи предварительно обработали пленку из диоксида титана производным гидроксамовой кислоты. Благодаря этому замедлилась адсорбция двух красителей, в результате чего они легли на пленку упорядоченным и плотным слоем. Вместе эти красители могут поглощать свет во всем видимом спектре. В результате ученым удалось разработать солнечную батарею с рекордным значением эффективности перевода солнечного света в электроэнергию — 15,2%, при этом стабильность ячейки сохранялась в течение 500 часов. Исследователи увеличили активную площадь ячейки до 2,8 см2, а эффективность перевода энергии достигала 28,4–30,2% при различной интенсивности света.
Ученые считают, что предложенный ими метод может быть использован для создания эффективных ячеек Гретцеля. Такие ячейки могут стать заменой аккумуляторов в электронных устройствах малой мощности. При этом источником света для них может стать искусственное освещение.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
