Органічні сонячні батареї – детальний розбір

органічні сонячні батареї
Органічні сонячні батареї – детальний розбір

Основа всіх сонячних батарей – це напівпровідникові фотоелементи. Найчастіше їх виготовляють з кремнію, тому, що з його допомогою вдається домогтися максимальної ефективності при перетворенні сонячної енергії в електрику. Дешевшим аналогом кремнієвих конструкцій виступають органічні сонячні батареї, або OPV. Про їх особливості, переваги та ефективності ми розповімо детальніше.

Органічні сонячні батареї: особливості структури

Структура органічних сонячних батарей включає матеріали що містять частки вуглецю. Фотовольтаїка виготовляється з елементів, які легко розчиняються в чорнилі, тому її можна надрукувати на тонких пластикових аркушах, що володіють відмінною гнучкістю. Товщина панелі складає приблизно 1 мм, а самим затребуваним органічним матеріалом для цих цілей є надлегкий графен.

Переваги органічних сонячних батарей з графену:

  • абсолютна безпека для екології та здоров’я людей;
  • доступна ціна;
  • напівпрозорість;
  • легкість;
  • високий ступінь еластичності.

Гнучкі напівпрозорі конструкції можна встановлювати на вікнах, оскільки вони не будуть перешкоджати попаданню світла в кімнату. Також модулі можна змонтувати на даху будинку, стінах, в приміщеннях, на дахах автомобілів і крилах літака.

Унікальні панелі легко носити навіть на одязі та аксесуарах. Можна купити органічні сонячні батареї і взяти їх з собою в похід, просто звернувши в рулон. Якщо встановити гнучку конструкцію на намет, то отриманого струму вистачить для зарядки гаджета або декількох економних LED-ламп. Легкість панелей з органіки дозволяє монтувати їх на будь-яких поверхнях, незалежно від конфігурації.

Детальніше про правила монтажу СЕС в нашому блозі Green Tech Trade.

Методи збільшення продуктивності органічних сонячних батарей

Основний недолік рулонних органічних сонячних батарей – низька продуктивність, тому вчені намагаються знайти розв’язання цієї проблеми. ККД кращих модулів з вуглецевих матеріалів становить 15-20%, тоді як показники кремнієвих панелей досягають 27%.

Метод №1 – Тандемні осередки

Низька ефективність пов’язана з тим, що молекули органічних матеріалів володіють слабкими зв’язками між електронами, що уповільнює процес генерації електроенергії. Щоб вирішити цю проблему, вчені вирішили об’єднати різні шари матеріалу в тандемні осередки.
Кожен шар поглинає різну довжину хвиль, що дозволяє застосовувати сонячну енергію в ширшому діапазоні. Китайський дослідник Йонг Шенг Чен стверджує, що тандемні осередки дозволять в найближчому майбутньому значно збільшити кількість виробленого струму.

Метод №2 – Бактерії зі зміненою ДНК

Інший шлях вибрала група канадських вчених, створивши «біогенні» фотоелементи, які можна нанести на гнучку пластикову панель. Для цього винахідники використовували генетично змінені бактерії E.coli, які досі застосовувалися тільки для створення лікопіну – помідорового барвника, який робить томати більш ефективними при уловлюванні світла.
Інженери-біохіміки нанесли бактерії E.coli в комплексі з напівпровідниковими мінералами на скляну підкладку, завдяки чому вдалося отримати струм 0,686 мА. Зараз команда винахідників прагне збільшити життєдіяльність бактерій. Вчені відзначають, що сонячні батареї на органічних барвниках в найближчому майбутньому зможуть функціонувати з такою ж ефективністю, як і кремнієві модулі.

Альтернатива сонячним батареям з органічних матеріалів

Органічні сонячні батареї – один з найбільш перспективних напрямків в сонячній енергетиці. Але поки вони як і раніше відрізняються низьким ККД і слабкою міцністю. Цих недоліків позбавлені тонкоплівкові монокристалічні панелі на базі телуриду кадмію. Такі напівгнучкі гібридні батареї демонструють високу ефективність, оскільки володіють дуже високим коефіцієнтом поглинання і, за рахунок цього, здатні вловлювати фотони навіть з розсіяного світла. В Україні подібні унікальні модулі реалізує компанія GreenTechTrade (офіційний представник американського гіганта First Solar). Детальніше ознайомитися з асортиментом продукції і переліком послуг можна на офіційному сайті.