Шведски проект цели създаването на устойчив метод за масово производство на органични соларни клетки

03.01.2025   |   Начало»Проекти

Редактор
Мира Станкова

Редактор
Мира Станкова

Широкомащабното производство на органични соларни клетки с висока енергийна ефективност и минимален екологичен отпечатък вече е възможно чрез нов принцип на проектиране, създаден от изследователи в шведския университет Линшьопинг (LiU), съобщават от висшето учебно заведение.
 
"С електрификацията и развитието на изкуствения интелект се очаква да отчетем значително повишение в световните нужди от енергия. Това електричество трябва да дойде от екологично устойчиви източници, ако искаме същевременно да забавим климатичните промени", коментира Фенг Гао, преподавател по оптоелектроника в LiU.
 
Един от зелените енергийни източници във фокуса на вниманието на изследователите по света са соларните клетки. Като допълнение към традиционните силициеви соларни клетки се разработват няколко различни алтернативни варианта. Една от най-обещаващите технологии се базира на електропроводима пластмаса – органична електроника.
 
Преимуществото на органичните соларни клетки е, че те са сравнително евтини и лесни за производство. Освен това, те са леки и гъвкави, което означава, че могат да се поставят на прозорци, вътре или по дрехи, за да захранват персонални електронни устройства. Органичните соларни клетки вече се предлагат на пазара и пазарният им дял се очаква да расте.

Устойчиво масово производство

Ефективността на органичните соларни клетки настига тази на традиционните соларни клетки и те могат да преобразуват около 20% от слънчевите лъчи в електричество. Високата ефективност е резултат от дългогодишни интензивни проучвания в сферата на материалите и взаимодействието между молекулите в материала, т. нар. морфология.

 
Органичните соларни клетки се произвеждат във физическа смес, която след това се поставя върху субстрат и разтворителят в сместа се изпарява. Химическият разтвор обаче съдържа токсични и опасни за околната среда субстанции.
 
"За да реализираме масово производство на органични соларни клетки, с печатни технологии например, в голям мащаб, трябва да открием методи, при които не се използват токсични материали. В противен случай това няма да е добре за околната среда или за работещите в заводите", коментира Фенг Гао.
 
Неговият изследователски екип заедно с колеги в Китай и САЩ са успели да разбият кода за производството на ефективни соларни клетки с няколко различни екологосъобразни разтворителя.
 
"За да изберете правилния разтворител, трябва да сте наясно с целия процес по производство на соларни клетки. Това включва да познавате първоначалната структура на разтвора, да наблюдавате динамичните процеси по време на изпаряването и да проверявате крайната структура на соларната клетка", заяви Руи Жанг, изследовател в Департамента по физика, химия и биология в LiU.

Морфология и характеристики

Това, което са направили изследователите от LiU, е да изготвят карта на молекулярното взаимодействие между материалите, транспортиращи електроните, и самия разтворител, използвайки серия от усъвършенствани синхротронни рентгенови и неутронни техники. Благодарение на това изследователите успяват да създадат принцип за проектиране, който е приложим за много различни безвредни разтворители. В дългосрочен план те се надяват, че дори водата ще може да служи като разтворител.

 
Според изследователите разбирането на връзката между морфологията и характеристиките при органичните соларни клетки е голямо предизвикателство, тъй като трябва да проучват ултрабързото движение на електроните (транспортирането на заряда) от материалите, които отделят електрони, до приемащия материал. Тези процеси се случват в структури с миниатюрни размери и молекулярни интерфейси. Според Фенг Гао пътят към екологично устойчивите органични соларни клетки вече е открит. "Благодарение на нетоксичния производствен метод вече имаме много по-голям шанс за комерсиализация на технологията в голям мащаб."
 
Проучването се финансира от фондацията "Кнут и Алис Валенберг", Шведската фондация за стратегически изследвания, Инициативата Валенберг за материалознание за устойчивост и шведското правителство.

Ключови думи: LiU   ВЕИ   соларни клетки  

Област: Технологии