http://www.newtonsociety.ru
http://www.newtonsociety.ru
http://www.newtonsociety.ru
ruРус Engen

Новости науки

14.07.2018

Физики из России выяснили, как правильно "причесать" солнечные батареи

Физики из России выяснили, как правильно Физики из России выяснили, как правильно "причесать" солнечные батареи

Физики из МФТИ и зарубежных стран выяснили, как нужно правильно "поворачивать" хвосты молекул в органических солнечных батареях, что в разы повысит их КПД и позволит им конкурировать с кремниевыми панелями. Их выводы были представлены в Journal of Materials Chemistry.

"Органические батареи не обязательно бывают плоскими – их можно наносить, к примеру, на черепичную крышу. Вдобавок, они могут оказаться более технологичными, чем их кремниевые конкуренты, так как процесс их производства имеет меньше стадий", — рассказывает Дмитрий Иванов из Московского физтеха в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Кремниевые солнечные батареи и многие их аналоги из других полупроводниковых материалов обладают достаточно низкой эффективностью – они преобразуют лишь небольшую долю энергии Солнца, около 7-15%, в электрический ток. Это, вкупе с высокой себестоимостью подобных генераторов электричества, является сегодня одной из главных проблем для их распространения в быту и промышленности.

Большинство неорганических светопоглощающих материалов обладают симметричной кристаллической структурой, что и позволяет электронам свободно течь в разные стороны. Ученые достаточно давно спорят, характерна ли подобная структура для органических солнечных батарей, обладающих еще более низким КПД, и можно ли ее как-то улучшить.

Иванов и его коллеги из России, Казахстана и Франции выяснили, как можно повысить эффективность таких преобразователей солнечной энергии в 2-3 раза, экспериментируя с светочувствительными полимерными материалами, чьи волокна были пропитаны соединениями фтора.

Относительно недавно, как отмечают ученые, их коллеги обнаружили, что добавление некоторого количества атомов фтора в органические солнечные батареи заметно повышает КПД их работы, однако причины этого оставались неизвестными. Как предполагали тогда физики, это связано с тем, что фтор заставляет нити полимеров выстраиваться в упорядоченные кристаллические структуры, однако они не понимали того, как именно это происходит.

Меняя длину "хвостов" полимерных молекул, а также положение атомов фтора, Иванов и его коллеги пытались раскрыть причины роста КПД и усилить этот эффект. Как оказалось, его сила зависела от длины углеводородных "хвостов", присоединенных к нитям полимеров – чем они были длиннее, тем сильнее фтор повышал эффективность их работы.

Более того, последующие опыты показали, что ключевую роль в росте КПД играл не фтор, а изменения в структуре сами нитей – увеличение или уменьшение длины "хвостов" гораздо сильнее влияло на работу всей батареи в целом, чем то, где и в каких количествах находился фтор.

Руководствуясь этими соображениями, авторы статьи смогли повысить КПД органических солнечных батарей почти в три раза, с 3,7% до 10,2%. Они по-прежнему уступают лучшим версиям кремниевых фотоэлементов, однако подобные успехи, как надеются ученые, говорят о том, что органические батареи скоро потеснят их на "Олимпе" зеленой электроэнергетики.

Источник


Вы можете комментировать материалы, если зарегистрируетесь на сайте!
Запомнить

На сайте:

Интернет-журнал Ньютоновские чтения
14.05.2018
Лялин Алексей Васильевич
27.12.2017
Владислав Черепенников
Новости наукиПолитикаСолнечная система
Поиск по сайту
Карта сайта
Последнее обновление
26.11.2018 14:53