​Научные сотрудники Института проблем химической физики РАН разработали высокоэффективные и стабильные тонкопленочные солнечные батареи на основе органических полупроводниковых материалов: сопряженных полимеров и производных фуллеренов. Исследования, поддержанные грантом Российского научного фонда, опубликованы в журналах Journal of Materials Chemistry A, Solar Energy Materials and Solar Cells и Advanced Energy Materials.

Органические солнечные батареи могут совершить революцию в мировой энергетике: стоимость энергии, получаемой путем преобразования солнечного света, может стать ниже, чем цена за электроэнергию, производимую путем сжигания ископаемого топлива. На сегодняшний день более 80% энергии во всем мире производится за счет сжигания нефти, газа и угля. Во-первых, это приводит к серьезному загрязнению окружающей среды. Во-вторых, менее чем за два последних столетия человечество исчерпало более половины доступных запасов нефти, которые формировались на протяжении миллионов лет.

Ученые по всему миру стремятся повысить эффективность преобразования солнечного света. Однако при этом очень мало внимания уделяется стабильности разрабатываемых материалов и солнечных батарей на их основе. В рамках проекта РНФ российские ученые занимаются разработкой новых фотоактивных материалов, обладающих в первую очередь высокой фотохимической и термической стабильностью, а также оптимальными свойствами для их эффективного использования в органических солнечных батареях.

"Солнечный свет является перспективным экологически чистым и доступным источником энергии. Годовое энергопотребление всего человечества оценивается примерно в 20 ТВт в год, в то время как Солнце ежегодно дает Земле ~105 ТВт. Поэтому Солнце можно считать практически неисчерпаемым источником энергии для нужд современного общества. Солнечные батареи на основе органических полупроводниковых материалов привлекают значительное внимание исследователей и инновационных предприятий из-за своей легкости, низкой стоимости, гибкости и простоты изготовления с использованием высокоэффективных печатных рулонных технологий", - рассказал руководитель гранта РНФ, кандидат химических наук Павел Трошин.

В своей работе ученые создали новую группу сопряженных полимеров для органических солнечных батарей. Они показали, что использование нерегулярных сополимеров, мономерные звенья в которых располагаются в основной цепи хаотично, позволяет достигать существенно лучших оптоэлектронных характеристик по сравнению с полимерами регулярного строения, где звенья в цепи чередуются в строго определенном порядке. На основе разработанных полимеров были изготовлены органические солнечные батареи с коэффициентом полезного действия более 7%, что является одним из лучших мировых результатов для устройств площадью более 1 см 2. Кроме того, изготовленные солнечные элементы показали себя стабильными в эксплуатации.

"Другим направлением работы стало создание нового класса электроноакцепторных материалов на основе производных фуллеренов для органических солнечных батарей. Полученные соединения обеспечили стабильную работу органических солнечных батарей в условиях высоких температур (140оС). Это важный шаг на пути к достижению долговременной эксплуатационной стабильности этого типа устройств и их практическому внедрению", - сказал Павел Трошин.

Ученые проводили исследования нескольких типов органических солнечных батарей в реальных полевых условиях в пустыне Негев (Израиль). Это позволило выявить важнейшие факторы, влияющие на стабильность солнечных элементов при их эксплуатации. Оказалось, что скрининг материалов на предмет их фотостабильности и отбор наиболее перспективных структур можно легко делать с использованием метода электронного парамагнитного резонанса.

Работа была выполнена совместно с учеными из Института солнечной энергетики Фраунгофера (Германия), Центра прикладных исследований в области энергетики Баварии и Университета имени Бен-Гуриона (Израиль).

Похожие новости

  • 25/01/2016

    Сократить расход топлива помогут российские учёные

    ​Исследователи из НИТУ «МИСиС» разработали материалы, позволяющее улучшить экологические параметры двигателя и сократить потребление топлива на 30%. Эти материалы могут стать основным элементом электродов суперконденсаторов – устройств для преобразования энергии торможения гибридных автомобилей.
    591
  • 25/01/2016

    Российские ученые разработали новую биосенсорную тест-систему для анализа крови

    ​Отныне анализ крови станет не сложнее теста на беременность, благодаря новой разработке исследователей из ИОФ РАН и МФТИ. Речь идет о новой  биосенсорной тест-системе, основанной на применении магнитных наночастиц и предназначенной для очень точного измерения концентрации белковых молекул (например, так называемых «маркеров», которые указывают на начало или развитие заболеваний) в различных образцах, включая непрозрачные или сильно окрашенные жидкости.
    932
  • 30/11/2015

    Завершены испытания новых тепловизионных прицелов

    ​​Руководство компании "ИнфраТех" рассказало о завершении цикла испытаний своих новых тепловизионных прицелов и насадок для стрелкового оружия. Испытания изделий московской компании проходили на полигонах Министерства обороны России.
    655
  • 26/12/2016

    Российские генетики разработали методику поиска ключей для подавления ВИЧ

    ​Генетики из Института иммунологии и Московского университета придумали способ, который позволит быстро выделить гены и белки, которые ВИЧ использует для заражения человеческих клеток и размножения внутри них, и найти антитела, блокирующие их работу, говорится в статье, опубликованной в Journal of Immunological Methods.
    383
  • 29/05/2017

    Бодался теленок с дубом, или Пять лет Обществу научных работников

    «Я с утра думал о том, каковы итоги нашей работы за пять лет, и казалось, что один сплошной пессимизм. А потом напротив каждого пункта с проблемами стал писать: сделать то и это — и получил программу к действию, то есть оптимизм», — заметил, смеясь, сопредседатель совета Общества научных работников Александр Львович Фрадков накануне Общего собрания ОНР, назначенного на 23 мая 2017 года.
    138
  • 27/12/2016

    К 70-летию пуска первого в Евразии ядерного реактора

    ​В НИЦ "Курчатовский институт" прошла 27-я ежегодная конференция Ядерного общества России. Она была посвящена 70-летию пуска первого в Евразии ядерного реактора Ф-1. Форум назывался "Курчатовский институт: от первого реактора Ф-1 до первого национального исследовательского центра".
    613
  • 27/02/2017

    Иван Звягин: персональная медицина будет слишком дорогой для людей

    ​Научный сотрудник Института биоорганической химии РАН Иван Звягин рассказал о том, какие проблемы стоят на пути "наук о жизни" в России и коммерциализации их результатов, почему персональная медицина пока остается мечтой и о том, почему медицинские стартапы нередко проваливаются.
    355
  • 26/04/2016

    Ведущие ученые обсудили возможность создания аналога человеческого субъекта

    Крупнейшие специалисты по биологически инспирированным когнитивным архитектурам обсудили возможность конструирования искусственного интеллекта на принципиально новых началах. Исследователи из 15 стран – России, США, Великобритании, Японии, Германии, Франции, Швеции, Италии и других, приняли участие в первой международной научной школе по биологически инспирированным когнитивным архитектурам (БИКА), которая прошла на базе Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ».
    998
  • 02/03/2017

    Крым воссоединяется с Академией наук

    ​Президиум Российской академии наук совместно с ФАНО обсудил процесс перехода крымских научных организаций под российскую юрисдикцию. Чиновники и академики заверили друг друга, что в России крымским ученым жить стало лучше, чем при украинской власти: институтам вернули имущество, подняли зарплаты и пообещали обеспечить госзаказами.
    412
  • 01/02/2017

    Геоинформационная система «Чертежи Русского государства XVI-XVII вв.»

    Геоинформационная система "Чертежи Русского государства XVI-XVII вв." открывает широкому кругу пользователей возможности ознакомления с корпусом древнейших русских картографических источников XVI – XVII вв.
    546