Работа ученых из университета Куинса (Канада), компании REIKO и университета Канадзава (Япония), опубликованная в журнале Advanced Functional Materials, открывает новые горизонты для развития экологичной солнечной энергетики. Исследователи представили полностью органические солнечные элементы, лишенные тяжелых металлов, таких как свинец, что делает их безопасными для окружающей среды и значительно упрощает утилизацию.
Традиционные кремниевые и перовскитные солнечные панели содержат опасные вещества, утилизация которых требует особых условий и влечет за собой высокие затраты. Новое поколение органических солнечных элементов можно просто сжечь, как обычный пластик, без риска выделения токсичных веществ. Однако до недавнего времени такие устройства обладали крайне низкой эффективностью — не более 4%, что делало их малопригодными для массового использования.
Команда под руководством Масахиро Накано разработала технологию, позволившую увеличить эффективность более чем вдвое — до 8,7%. Одним из ключевых достижений стало создание прозрачных электродов на основе проводящего полимера PEDOT:PSS. Такие электроды можно изготавливать при температуре всего 80°C и без использования кислот или щелочей, что делает их совместимыми с органическими подложками и чувствительными слоями устройства.
Еще одна технологическая проблема заключалась в том, что при традиционных методах нанесения слоев раствор верхнего слоя мог повредить нижние. Ученые решили эту задачу с помощью ламинирования — углеродные нанотрубки формируют отдельным слоем, а затем аккуратно присоединяют к устройству, не нарушая структуру остальных компонентов. Это позволяет надежно собирать сложные многослойные солнечные элементы без риска повреждения.
В перспективе такие солнечные элементы могут использоваться в чувствительных к загрязнению местах, например, в сельском хозяйстве или при создании гибкой электроники и носимых устройств. Легкость, гибкость и безопасность новых панелей делают их особенно привлекательными для установки в тех местах, где обычные солнечные панели попросту неуместны.
Исследовательская группа уже работает над следующими шагами — улучшением проводимости органических электродов, что может еще больше повысить эффективность устройства. Полностью органические солнечные элементы — это не только шаг к более чистой энергетике, но и пример того, как современные технологии могут сочетать эффективность и заботу об экологии.
Переход к экологически чистым технологиям — это не просто тренд, а необходимость на фоне нарастающих климатических угроз. О том, к чему может привести промедление в снижении климатических рисков, вы можете прочитать в этой статье.
