Каждый день на Землю поступает огромное количество солнечной энергии — в 10 000 раз больше, чем требуется человечеству для удовлетворения всех энергетических потребностей. Однако, несмотря на этот потенциал, технология солнечных батарей до сих пор сталкивалась с рядом ограничений: высокой стоимостью, невысокой эффективностью и экологическими рисками.
На сегодняшний день наиболее распространёнными остаются кремниевые солнечные элементы. Они обеспечивают приемлемый баланс между стоимостью и производительностью, несмотря на ряд недостатков. Альтернативные разработки — такие как органические и перовскитные элементы — обещают решить некоторые проблемы, но при этом вносят свои: в частности, содержат токсичные вещества, затрудняющие утилизацию.
Эффективная органика
Недавно японские учёные совершили прорыв: им удалось создать органическую солнечную батарею с рекордной эффективностью — 8,7%. Это более чем в два раза выше, чем предыдущие показатели органических элементов (около 4%). Главное достоинство новой батареи — она полностью состоит из органических, то есть углеродных, материалов, и не требует опасных химикатов или высоких температур при производстве.
Одним из ключевых решений стало использование прозрачных электродов на основе проводящего полимера PEDOT. Эти материалы безопасны для окружающей среды и не нуждаются в сложной переработке после окончания срока службы. Кроме того, исследователи разработали новый способ ламинирования электродов из углеродных нанотрубок, позволяющий избежать повреждения нижних слоёв при сборке устройства.
Хотя технология пока находится на ранней стадии, и её эффективность всё ещё уступает кремниевым (27%) и перовскитным (26%) аналогам, прогресс очевиден. Более того, органические солнечные батареи — гибкие и лёгкие, что открывает возможности их использования там, где традиционные панели неприменимы: в сельском хозяйстве, на одежде или переносных устройствах.
Исследователи намерены продолжить улучшение эффективности новых батарей, сохраняя при этом их экологическую безопасность.
Работа опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
