Ученые добились рекордной эффективности от органических солнечных панелей

Исследователи из Мичиганского университета показали, что могут добиться 15% эффективности от органических солнечных панелей. Проект демонстрирует, что этот тип гибких и сравнительно недорогих устройств способен стать коммерчески жизнеспособным.

Достигнутый КПД соответствует диапазону представленных на рынке фотоэлектрических элементов, сообщает sciencedaily.com.

«Органические устройства могут сильно удешевить солнечные батареи, делая их по настоящему доступным источником чистой энергии», — сказал профессор Стивен Форест, руководитель проекта.

При эффективности в 15% и сроке службы 20 лет, системы, по прогнозам ученых, смогут производить электричество по цене менее 7 центов за кВт-ч. Для сравнения, в 2017-м, по данным Энергетической информационной администрации, средняя цена составляла 10,5 центов за кВт-ч.

Органические солнечные панели, в состав которых входит водород, имеют некоторые преимущества, в сравнении с неорганическими аналогами. Так, кремниевые устройства дорого производить. Сделанные из толстых, жестких листов, они требуют фиксированных точек установки. Углеродные органические панели могут изготавливаться в рулонах и быть достаточно тонкими, чтобы охватывать различные конструкции. Возможность выпускать устройства в любом цвете, даже прозрачные, позволяет вписать их в обстановку. Но распространению таких структур мешала низкая эффективность.

«В последние годы КПД органической фотожлектроники застряло на 11-12%», — сказал Сяочжоу Че, первый автор работы.

Для преодоления этого барьера команда приняла ряд мер. Сначала была разработана система специальных слоев, поглощающих видимые и инфракрасные лучи. Для этого авторы соединили 2 органические панели, работающие с волнами от 350 нм и до 950 нм соответственно.

«По отдельности их КПД был 10-11%, — сказал Че. – При объединении и нанесении антиотражающего покрытия мы получили 15%».

Для скрепления панелей команда разработала соединительные слои, предотвращающие повреждение нижнего элемента без помех для прохождения света и электрического заряда. Выход продукта составил 95% — то есть, почти все устройства удалось изготовить без коротких замыканий.

«Мы можем улучшить поглощение света, повысить мощность тока и минимизировать потерю энергии, — сказал Че. – Основываясь на расчетах, уверен, что нам удастся добиться эффективности в 18% в ближайшем будущем».