Φυσικοί στο Πανεπιστήμιο ITMO ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο χρήσης διαφανών υλικών σε...ηλιακά κύτταραδιατηρώντας παράλληλα την αποτελεσματικότητά τους. Η νέα τεχνολογία βασίζεται σε μεθόδους πρόσμιξης, οι οποίες αλλάζουν τις ιδιότητες των υλικών προσθέτοντας ακαθαρσίες, αλλά χωρίς τη χρήση ακριβού εξειδικευμένου εξοπλισμού.

Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας έχουν δημοσιευτεί 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 λεπτής μεμβράνης φωτοευαίσθητων υλικών. Η μεμβράνη μπορεί να εφαρμοστεί πάνω από συνηθισμένα παράθυρα για την παραγωγή ενέργειας χωρίς να επηρεάζεται η εμφάνιση του κτιρίου. Ωστόσο, η ανάπτυξη ηλιακών κυψελών που συνδυάζουν υψηλή απόδοση με καλή διαπερατότητα φωτός είναι πολύ δύσκολη.

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

Το πρόβλημα της χαμηλής απόδοσης λύνεται με τη χρήση προσμίξεων. Ωστόσο, 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 πάνελ - μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί ιοντικά υγρά για την προσμίξη του υλικού, γεγονός που αλλάζει τις ιδιότητες των επεξεργασμένων στρωμάτων.

«Για τα πειράματά μας, πήραμε ένα μικρό ηλιακό κύτταρο με βάση μόρια και προσαρτήσαμε νανοσωλήνες σε αυτό. Στη συνέχεια, προσμείξαμε τους νανοσωλήνες χρησιμοποιώντας μια πύλη ιόντων. Επεξεργαστήκαμε επίσης το στρώμα μεταφοράς, το οποίο είναι υπεύθυνο για την επιτυχή επίτευξη του στόχου. Το φορτίο από το ενεργό στρώμα φτάνει στο ηλεκτρόδιο. Καταφέραμε να το κάνουμε αυτό χωρίς θάλαμο κενού και εργαζόμενοι σε 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 Pavel Voroshilov.

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 πρόσμιξης.