Органические солнечные батареи – детальный разбор

органические солнечные батареи
Органические солнечные батареи – детальный разбор

Основа всех солнечных батарей – это полупроводниковые фотоэлементы. Чаще всего их изготавливают из кремния, так как с его помощью удается добиться максимальной эффективности при преобразовании солнечной энергии в электричество. Более дешевым аналогом кремниевых конструкций выступают органические солнечные батареи, или OPV. Об их особенностях, достоинствах и эффективности мы расскажем более подробно.

Органические солнечные батареи: особенности структуры

Структура органических солнечных батарей включает углеродсодержащие материалы. Фотовольтаика изготавливается из элементов, которые легко растворяются в чернилах, поэтому ее можно напечатать на тонких пластиковых листах, обладающих отличной гибкостью.

Толщина панели составляет приблизительно 1 мм, а самым востребованным органическим материалом для этих целей является сверхлегкий графен. Уникальные панели легко носить даже на одежде и аксессуарах.

Гибкие полупрозрачные конструкции можно установить на окнах, так как они не будут препятствовать попаданию света в комнату. Также модули можно смонтировать на крыше, стенах, в помещениях, на крышах автомобилей и крыльях самолета.

Преимущества органических солнечных батарей из графена:

  • абсолютная безопасность для экологии и здоровья людей;
  • доступная цена;
  • полупрозрачность;
  • легкость;
  • высокая степень эластичности.

Можно купить органические солнечные батареи и взять их с собой в поход, просто свернув в рулон. Если установить гибкую конструкцию на палатку, то полученного тока хватит для зарядки гаджета или нескольких экономных LED-ламп. Легкость панелей из органики позволяет монтировать их на любых поверхностях, независимо от конфигурации.

Подробнее о правилах монтажа СЭС в нашем блоге Green Tech Trade.

Методы увеличения производительности органических солнечных батарей

Основной недостаток рулонных органических солнечных батарей – низкая производительность, поэтому ученые стараются найти решение этой проблемы. КПД лучших модулей из углеродсодержащих материалов составляет 15-20 %, тогда как показатели кремниевых панелей достигают 27 %.

Метод №1 – Тандемные ячейки

Низкая эффективность связана с тем, что молекулы органических материалов обладают слабыми связями, поэтому с трудом улавливают электроны и замедляют процесс выработки электроэнергии. Чтобы решить эту проблему, ученые решили объединить разные слои материала в тандемные ячейки.

Каждый слой поглощает разную длину волн, что позволяет применять солнечную энергию в более широком диапазоне. Китайский исследователь Йонг Шенг Чен утверждает, что тандемные ячейки позволят в самом ближайшем будущем значительно увеличить количество производимого тока.

Метод №2 – Бактерии с измененной ДНК

Другой путь выбрала группа канадских ученых, создав «биогенные» фотоэлементы, которые можно нанести на гибкую пластиковую панель. Для этого изобретатели использовали генетически измененные бактерии E.coli, до сих пор применявшиеся только для создания ликопина – помидорного красителя, который делает томаты более эффективными при улавливании света.

Инженеры-биохимики нанесли бактерии E.coli в комплексе с полупроводниковыми минералами на стеклянную подложку, благодаря чему удалось получить ток 0,686 мА. Сейчас команда изобретателей стремиться увеличить жизнедеятельность бактерий. Ученые отмечают, что солнечные батареи на органических красителях в ближайшем будущем смогут функционировать с такой же эффективностью, как и кремниевые модули.

 

Альтернатива солнечным батареям из органических материалов

Органические солнечные батареи – одно из наиболее перспективных направлений в солнечной энергетике. Но пока они по-прежнему отличаются низким КПД и небольшой прочностью. Этих недостатков лишены тонкопленочные монокристаллические панели на базе теллурида кадмия. Такие полугибкие гибридные батареи демонстрируют высокую эффективность, поскольку обладают очень высоким коэффициентом поглощения, и за счет этого способны улавливать фотоны даже из рассеянного или падающего под большими углами света. В Украине подобные уникальные модули реализует компания GreenTechTrade (официальный представитель американского гиганта First Solar). Детальней ознакомиться с ассортиментом продукции и перечнем услуг можно на официальном сайте.