Секрет у хімічній добавці: Нова речовина допомогла органічним сонячним батареям підвищити ефективність
Дослідники з Pennsylvania State University повідомили, що органічні сонячні елементи можна зробити міцнішими та придатними для масового виробництва завдяки новій хімічній добавці.
Про це пише видання Interesting Engineering.
Експеримент очолили доцент Нутифафа Доумон та аспірант Сук Юн «Джон» Кім з кафедри матеріалознавства та інженерії.
Виробництво традиційних кремнієвих сонячних панелей потребує великої кількості енергії та токсичних речовин, що ускладнює переробку. Органічні сонячні елементи виготовляють із менш шкідливих матеріалів, вони легші та гнучкіші, але швидко втрачають здатність перетворювати світло на електроенергію. Через це їх складно використовувати у великих проєктах.
Дослідники зосередилися на твердій добавці 9,10-фенантренхінон, скорочено PQ. Це похідна вуглеводню. За результатами експериментів речовина виявилася екологічнішою та допомогла стабілізувати органічні елементи.
Кім пояснив, що PQ недорога, доступна на ринку, безпечніша і простіша у використанні, ніж багато добавок, які застосовують зараз. За його словами, підвищення стабільності є необхідною умовою, щоб органічні сонячні елементи могли конкурувати на комерційному ринку. Він також зазначив, що додавання PQ може стати практичним шляхом до створення довговічніших і масштабованих альтернативних фотоелементів.
У лабораторії створили кілька варіантів органічних елементів із різною структурою та різними добавками. Їх перевіряли на довговічність, стійкість і ефективність за різних температур і умов середовища. Дослідники оцінювали, яку частку світлової енергії елемент здатен перетворити на електроенергію з часом. Добавку вносили в активний шар — це частина елемента, що поглинає сонячне світло.
Після випробувань з’ясувалося, що PQ не лише подовжує строк служби, а й покращує ефективність. Органічні елементи з цією добавкою зберегли понад 93% початкової ефективності перетворення енергії після 180 годин безперервного нагрівання. Зазвичай із поширеною токсичною добавкою показник становить близько 76% за той самий час.
Дослідники наголошують, що навіть невелике підвищення стабільності означає рідшу заміну елементів, а це зменшує відходи та витрати.
Доумон зазначив, що PQ не вирішує всіх проблем, і команда планує подальші експерименти. За його словами, отримані результати є лише одним кроком уперед, і вчені вивчатимуть інші тверді добавки, щоб порівняти їхні можливості.
Джерело: NV