Органічні сонячні батареї — що це?

26.10.2021 17:03

У XXI столітті людство зіткнулося з проблемою виснаження джерел палива. У майбутньому ресурс нафти, вугілля, газу буде вичерпаний. Тому сьогодні актуальним є питання отримання енергії з альтернативних джерел.

У перспективі з усіх доступних джерел одним із найбільш перспективних буде енергія сонця. Для її поглинання використовують сонячні батареї. Сонячна батарея складається з фотоелементів і оцінюється за трьома основними параметрами: ефективність або ККД, термін служби та вартість.

На цей час ми перебуваємо на етапі домінування сонячних батарей із фотоелементами з кристалічного або аморфного кремнію. Сьогодні сонячну енергію перетворюють за допомогою неорганічних сонячних батарей, в основному кремнієвих. Їхня ефективність складає орієнтовно 15 %, термін служби — 30 років.

Однак їхня вартість визначається високою собівартістю виробництва, монтажу та обслуговування. Це призводить до того, що здебільшого люди не можуть дозволити собі таке задоволення. Проте сонячні електростанції для підприємств від Solar Garden — досить доступне рішення.

сонячні батареї

Вартість електроенергії, одержуваної завдяки таким батареям, на сьогодні не дуже конкурентоспроможна. Це пов’язано з вартістю технологій обробки та отримання кремнію. Тому потрібні нові сонячні батареї, які були б дешевшими та дали б змогу використовувати ресурс енергії сонця в більшому масштабі, ніж зараз.

Провідні полімери для отримання енергії

Тому погляд впав на органічні сонячні елементи, що застосовують органічні, провідні полімери для отримання енергії від сонця. Полімери коштують недорого, а самі фотоелементи можна буде друкувати на принтерах і швидко покривати ними великі площі. Органічна фотовольтаїка потребує менших витрат і легко масштабується.

Органічні напівпровідники є перспективним елементом для створення сонячних батарей, оскільки їх можна виробляти у вигляді великих листів. Однак їхнім недоліком завжди вважався низький коефіцієнт перетворення світлової енергії в електричну.

Частково компенсувати негативні чинники дають змогу зменшити товщину активного шару до 50 нм. Але це знижує ефективність поглинання світла, тобто не дає можливість значно підвищити загальну ефективність.

Можливі рішення

Одне з можливих рішень, що збільшує поглинання світла в надтонких активних шарах — застосування металевих наночастинок. Через велике електромагнітне поле в безпосередній близькості таких наночастинок збільшується ймовірність дисоціації екситонів на електрон і дірку провідності. Крім того, збільшується частка поглинутих фотонів за допомогою розсіювання.

Можна виділити переваги застосування органічних сонячних батарей:



  • енергоефективність, що полягає в енергоощадженні та економії витрат на оплату енергії;
  • екологічність;
  • вартість;
  • зниження шкідливих впливів на здоров’я людей, що розташовані в будівлях із сонячними батареями;
  • збереження природних ресурсів унаслідок ефективного використання енергії Сонця.

сонячні батареї

Багато дослідників працюють над підвищенням їхньої міцності, часу використання, і ефективності.

Є можливість побудувати органічні сонячні елементи з прозорістю звичайного скла та ефективністю пластикових осередків. Зробити це можна через включення фотонного кристала всередину панелі. Це дає можливість збільшити кількість інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання, яке поглинається панеллю. Панелі можуть бути використані на кривій поверхні та водночас бути майже прозорими. Їхній колір можна буде змінити через конфігурації фотонного кристала.

Один із найбільш перспективних напрямів передбачає використання поліпшених органічних плазмових фотоелектричних матеріалів. Ці пристрої неможливо порівнювати з традиційними сонячними панелями в плані продуктивності, але вони дешевші та можуть бути нанесені на найрізноманітніші поверхні.