Получены гибкие и прочные органические солнечные панели с максимальной эффективностью
Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) совместно с коллегами из Китая и Южной Кореи создали из инновационного полимерного материала солнечные элементы с эффективностью преобразования энергии 19,25 %. Это один из самых высоких показателей, зарегистрированных на сегодняшний день в мире для таких панелей.
Сейчас во всем мире развивается направление гибких солнечных панелей. Их можно сворачивать в рулоны, устанавливать на искривленные поверхности. К тому же, они более чем в 50 раз легче стеклянных аналогов. Такие панели идеально подходят для туризма, яхт и даже в качестве фотоэлементов на фасадах или окнах, их можно наносить на одежду, носимую электронику, девайсы. Однако, в силу определенных ограничений, они до сих пор не получили широкого распространения.
«В целом срок службы современных полимерных панелей составляет 3–5 лет, что, безусловно, меньше в сравнении с теми же кремниевыми, у которых срок службы до 25 лет. Однако преимущества полимерных панелей в том, что они более экологичные. Но главное — они гибкие, выдерживают перегибы и растяжения. Сегодня разработчики во всем мире пытаются сбалансировать технологию и комбинацию полимеров, упаковку и другие характеристики, чтобы, с одной стороны, повысить стабильность, а с другой — эффективность», — рассказал один из авторов разработки, заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков.
Суть работы заключалась в том, чтобы правильно отрегулировать структуру полимера и скомбинировать слои для получения нужных свойств гибкости, стабильности, эффективности износостойкости. В итоге исследователям удалось достичь одних из лучших мировых показателей для этого типа солнечных панелей.
Так, эффективность преобразования энергии (КПД) составила 19,25 % (для сравнения — КПД кремниевых панелей на сегодня 20–24 %). После 200 циклов растяжения у панелей сохраняется 85,3 % от первоначальной эффективности преобразования энергии и 80,1 % после 7000 циклов изгиба. Материал также обладает отличной термической стабильностью — панели работают при температуре до 70 градусов Цельсия.
«Такие панели — отличная перспектива. Они дешевле кремниевых, просто потому что органика в целом дешевле, у них более простой и дешевый синтез, технология проще относится к дефектам, соответственно, их можно печатать на рулонных принтерах. В этом плане они технологичные», — пояснил Иван Жидков.
По словам ученых, полученные образцы — эластичные, гибкие, с высокой механической прочностью, что позволяет их использовать в качестве гибких покрытий на девайсах, одежде, любых неровных поверхностях.