Солнечные батареи нового типа создали ученые из Перми и Московской области
Полимерная вставка в будущем позволит зарядить телефон от рюкзака
Ученые Федерального исследовательского Центра проблем химической физики и медицинской химии (ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Московская область), Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с коллегами из Сколтеха, разработали четыре новых полимерных материала для перовскитных солнечных батарей. Как сообщает пресс-служба ПНИПУ, устройства на их основе после 1800 часов непрерывной работы сохраняют до 99% эффективности – тогда как стандартные материалы за то же время теряют больше половины мощности.
Важное преимущество перовскитоподобных материалов в том, что они поглощают свет в широком диапазоне длин волн. Благодаря этому перовскитные солнечные батареи рассматривают как технологию, способную вывести солнечную энергетику за пределы привычных «полей с панелями» — в города: на здания, в интерьер и в сектор портативной электроники.
Главная причина того, что перовскитные солнечные батареи до сих пор не стали частью нашей повседневной жизни, – в самом перовскитоподобном материале: он остается самым «капризным» и проблемным элементом. Он чувствителен к влаге, кислороду, нагреву и даже к освещению, из-за чего его структура со временем разрушается. Это одна из главных причин, почему такие батареи пока рано ставить «на каждый балкон».
Именно этим занимаются исследователи. Они разработали четыре новых органических полупроводниковых материала. В качестве «скелета» молекулы выбрали трифениламин. На его основе уже создано несколько коммерчески успешных соединений. Однако такие материалы часто имеют слабые зарядово-транспортные свойства и не идеально «стыкуются» по энергетическим уровням с перовскитоподобными слоями. Поэтому они сосредоточились на том, чтобы улучшить именно эти характеристики.
«Было разработано четыре новых органических полупроводника. Перовскитные батареи на их основе показывают до 17,8% эффективности преобразования солнечного света по сравнению с примерно 17% у PTAA. Но еще важнее то, что такие элементы дольше сохраняют стабильность своих характеристик. В одинаковых условиях испытаний батареи с классическим PTAA теряют почти половину начальной мощности, тогда как устройства с нашими новыми тиофен- и карбазол-содержащими полимерами сохраняют около 90% от изначального уровня», — пояснил аспирант кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» ПНИПУ Михаил Терещенко.
Благодаря разработке ученых перовскитные батареи могут наконец выйти из лабораторий в реальный мир. Их можно будет печатать рулонами, как газеты, наклеивать на стены зданий, встраивать в окна, натягивать на крыши автомобилей. Заряжать телефон от рюкзака с солнечной вставкой или питать датчики на ферме, где нет электричества, и не менять панели каждые полгода — все это станет реальностью.