Биоматериал повысил производительность солнечных батарей

18:51, 23 Окт, 2019
Евгения Комарова

Международная команда исследователей показала, что введение белка бактериородопсина (бР) повышает эффективность перовскитных солнечных батарей.

Проект приближает ученых к созданию нового поколения установок, имитирующих фотосинтез с помощью биологических материалов, сообщает sciencedaily.com. Выводы исследования опубликованы в ACS Applied Materials and Interfaces.

«Мы можем получить более дешевые, экологически дружественные перовскитные солнечные технологии,- сказал профессор Шашанк Прия из Университета штата Пенсильвания. – В будущем они позволят заменить некоторые дорогие химикаты природными материалами».

Эффективность лучших современных установок достигает 22-23%. Ученые выяснили, что добавление бР к перовскитным батареям повышает КПД с 14,5% до 17%. Исследователи впервые продемонстрировали, что введение биоматериалов улучшает производительность. Дальнейшая работа может привести к еще более эффективным биоперовскитным материалам.

«Ранее, вводя белки в солнечные батареи, мы добивались КПД 8-9%,- сказал Прия, соведущий автор. – Но ни разу не приближались к 17%. Эти результаты имеют большое значение».

Электростанции состоят из сотен или тысяч элементов. Даже небольшие улучшения могут привести к серьезной экономии.

Вдохновленные природой, ученые решили модифицировать перовскитные батареи, использовав Фёрстеровский резонансный перенос энергии (ФРПЭ), механизм передачи импульса между парой фотосинтетических молекул.

«Процесс существует давно, — сказал соведущий автор, Ренугопалакришнан Венкатесан, профессор Северо-западного и Гарвардского университетов, Бостонской детской больницы. – Похоже, он является основой фотосинтеза и встречается в технологиях, вроде беспроводной передачи энергии. Мы использовали механизм для создания систем, потенциально превосходящих органические и неорганические молекулы».

Перовскиты и бР белки имеют схожие электрические свойства или запрещенные зоны. Ученые предположили, что, выравнивая их, смогут улучшить производительность батарей с помощью ФРПЭ.

Устройства генерируют пары электрон-дыра, поглощая фотоны. Отправляя частицы в разные стороны, они производят ток. Но некоторые пары воссоединяются, снижая эффективность. Введение бР частично решило эту проблему, создав основу для дизайна новых гибридных материалов.

Поделитесь этой новостью