В апреле минувшего года информагентство Associated Press сообщило, что исследователи из Технологического института Джорджии создали первые пластиковые солнечные элементы, чтобы упростить процесс разработки органической печатной электроники. Эти пластиковые фотоэлементы были созданы в рамках специальной инициативы под названием Center for Organic Photonics and Electronics (COPE), участники которой изучают возможности использования и развития печатной электроники.
На днях ученые из Университета Пардью (также участвует в инициативе COPE) сообщили о создании принципиально нового тапа фотоэлектрических элементов из природных субстратов. Если конкретнее, речь в данном случае идет о солнечных батареях из дерева.
В настоящее время органические фотоэлектрические элементы наносятся на стекло, пластик или бумагу. Каждый из этих материалов имеет свои минусы: невозможность эффективной переработки, низкая экологичность, ограниченная производительность и т.д. Новая технология (использование наноматериалов на базе целлюлозы из древесины) является самой экологичной и эффективной.
Представьте, что фотоэлектрические ячейки - листья на дереве. Они собирают солнечный свет и могут превращать его в энергию. Именно этим и являются новые солнечные батареи, которые производятся из природного сырья и очень быстро перерабатываются, если возникнет такая необходимость. Эта технология поможет нам сделать огромный шаг на пути создания масштабируемых и экологически чистых систем выработки энергии.
Исследователи разработали солнечные батареи с использованием природных субстратов, полученных из древесины. Эти субстраты были переработаны в целлюлозные нанокристаллы (Cellulose Nanocrystal; CNC), из которых ученые создали оптически прозрачную (как лист) подложку. Свет легко проходит через этот материал, а затем он поглощается очень тонким слоем органического полупроводника.
Такие фотоэлектрические элементы могут быть быстро переработаны с помощью воды в конце их жизненного цикла. Во время процесса переработки, солнечные батареи погружаются в воду при комнатной температуре. Через несколько минут субстрат CNC растворяется, и фотоэлектрические элементы могут быть легко разделены на основные компоненты.
На данном этапе новые фотоэлементы демонстрируют эффективность преобразования энергии на уровень всего лишь 2.7 процента. Это мизер, учитывая, что доступные на рынке солнечные панели имеют КПД в районе 16 процентов. Но для продуктов, которые были получены целиком и полностью из возобновляемого сырья, что это "беспрецедентное достижение", по мнению исследователей. Уже сейчас они ведут поиск механизмов, которые позволят сделать новые фотоэлементы эффективнее. Исследователи стремятся достичь эффективности преобразования энергии на уровне 10 процентов.
"Органические солнечные батареи продолжают совершенствоваться. Их эффективность растет. Это дает инженерам широкий спектр способов применения данной технологии," сказал профессор Бернард Киппелен, руководитель проекта и глава COPE. "Но органические фотоэлектрические элементы должны быть пригодны для вторичной переработки. В противном случае, решая одну проблему (уменьшение зависимости от ископаемых видов топлива), мы создаем другую – создаем системы, которые позволяют вырабатывать энергию из возобновляемых источников, но могут быть переработаны в конце своего жизненного цикла".
Вход на сайт