Οι φυσικοί του Πανεπιστημίου ITMO ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο χρήσης διαφανών υλικώνηλιακά κύτταραδιατηρώντας παράλληλα την αποτελεσματικότητά τους.Η νέα τεχνολογία βασίζεται σε μεθόδους ντόπινγκ, οι οποίες αλλάζουν τις ιδιότητες των υλικών με την προσθήκη ακαθαρσιών αλλά χωρίς τη χρήση ακριβού εξειδικευμένου εξοπλισμού.

Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας έχουν δημοσιευθεί στο ACSApplied Materials & Interfaces (“Ion-gated small molecule OPVs: Interfacial doping of charge collectors and transport layers”).

Μία από τις πιο συναρπαστικές προκλήσεις στην ηλιακή ενέργεια είναι η ανάπτυξη διαφανών φωτοευαίσθητων υλικών λεπτής μεμβράνης.Η μεμβράνη μπορεί να εφαρμοστεί πάνω από συνηθισμένα παράθυρα για να παράγει ενέργεια χωρίς να επηρεάζει την εμφάνιση του κτιρίου.Αλλά η ανάπτυξη ηλιακών κυψελών που συνδυάζουν υψηλή απόδοση με καλή μετάδοση φωτός είναι πολύ δύσκολη.

Τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης έχουν αδιαφανείς μεταλλικές πίσω επαφές που αιχμαλωτίζουν περισσότερο φως.Τα διαφανή ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν πίσω ηλεκτρόδια που μεταδίδουν φως.Σε αυτή την περίπτωση, ορισμένα φωτόνια χάνονται αναπόφευκτα καθώς περνούν, υποβαθμίζοντας την απόδοση της συσκευής.Επιπλέον, η παραγωγή ενός πίσω ηλεκτροδίου με κατάλληλες ιδιότητες μπορεί να είναι πολύ δαπανηρή», λέει ο Pavel Voroshilov, ερευνητής στη Σχολή Φυσικής και Μηχανικής του Πανεπιστημίου ITMO.

Το πρόβλημα της χαμηλής απόδοσης λύνεται με τη χρήση ντόπινγκ.Αλλά η διασφάλιση της σωστής εφαρμογής των ακαθαρσιών στο υλικό απαιτεί πολύπλοκες μεθόδους και ακριβό εξοπλισμό.Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο ITMO έχουν προτείνει μια φθηνότερη τεχνολογία για τη δημιουργία «αόρατων» ηλιακών συλλεκτών – μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί ιοντικά υγρά για να εμποτίσει το υλικό, το οποίο αλλάζει τις ιδιότητες των επεξεργασμένων στρωμάτων.

«Για τα πειράματά μας, πήραμε ένα μικρό ηλιακό κύτταρο βασισμένο σε μόριο και προσαρτήσαμε νανοσωλήνες σε αυτό.Στη συνέχεια, ντοπάραμε τους νανοσωλήνες χρησιμοποιώντας μια πύλη ιόντων.Επεξεργάσαμε επίσης το στρώμα μεταφοράς, το οποίο είναι υπεύθυνο για την παραγωγή Το φορτίο από το ενεργό στρώμα φτάνει με επιτυχία στο ηλεκτρόδιο.Μπορέσαμε να το κάνουμε αυτό χωρίς θάλαμο κενού και δουλεύοντας υπό συνθήκες περιβάλλοντος.Το μόνο που έπρεπε να κάνουμε ήταν να ρίξουμε λίγο ιοντικό υγρό και να εφαρμόσουμε λίγη τάση για να παράγουμε την απαραίτητη απόδοση.», πρόσθεσε ο Πάβελ Βοροσίλοφ.

Κατά τη δοκιμή της τεχνολογίας τους, οι επιστήμονες κατάφεραν να αυξήσουν σημαντικά την απόδοση της μπαταρίας.Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της απόδοσης άλλων τύπων ηλιακών κυψελών.Τώρα σχεδιάζουν να πειραματιστούν με διαφορετικά υλικά και να βελτιώσουν την ίδια την τεχνολογία ντόπινγκ.