Fizycy z Uniwersytetu ITMO odkryli nowy sposób wykorzystania materiałów przezroczystych wogniwa słoneczneprzy jednoczesnym zachowaniu ich wydajności. Nowa technologia opiera się na metodach domieszkowania, które zmieniają właściwości materiałów poprzez dodawanie zanieczyszczeń, ale bez użycia drogiego, specjalistycznego sprzętu.

Wyniki tych badań opublikowano w czasopiśmie ACSApplied Materials & Interfaces („Małe cząsteczki OPV bramkowane jonami: domieszkowanie międzyfazowe kolektorów ładunku i warstw transportowych”).

Jednym z najbardziej fascynujących wyzwań w energetyce słonecznej jest opracowanie przezroczystych, cienkowarstwowych materiałów światłoczułych. Folię można nakładać na zwykłe okna, aby generować energię bez wpływu na wygląd budynku. Jednak opracowanie ogniw słonecznych, które łączą wysoką wydajność z dobrą przepuszczalnością światła, jest bardzo trudne.

Konwencjonalne cienkowarstwowe ogniwa słoneczne mają nieprzezroczyste metalowe styki tylne, które pochłaniają więcej światła. Przezroczyste ogniwa słoneczne wykorzystują tylne elektrody przepuszczające światło. W takim przypadku część fotonów nieuchronnie ginie podczas przechodzenia przez nie, co pogarsza wydajność urządzenia. Co więcej, wyprodukowanie tylnej elektrody o odpowiednich właściwościach może być bardzo kosztowne” – mówi Paweł Woroszyłow, badacz z Wydziału Fizyki i Inżynierii Uniwersytetu ITMO.

Problem niskiej wydajności rozwiązuje się poprzez domieszkowanie. Jednak zapewnienie prawidłowego dozowania zanieczyszczeń do materiału wymaga skomplikowanych metod i kosztownego sprzętu. Naukowcy z Uniwersytetu ITMO zaproponowali tańszą technologię tworzenia „niewidzialnych” paneli słonecznych – taką, która wykorzystuje ciecze jonowe do domieszkowania materiału, co zmienia właściwości przetwarzanych warstw.

„Do naszych eksperymentów wykorzystaliśmy ogniwo słoneczne oparte na małych cząsteczkach i przymocowaliśmy do niego nanorurki. Następnie domieszkowaliśmy nanorurki za pomocą bramki jonowej. Obrobiliśmy również warstwę transportową, która odpowiada za to, że ładunek z warstwy aktywnej skutecznie dociera do elektrody. Udało nam się to zrobić bez komory próżniowej i pracując w warunkach otoczenia. Wystarczyło wpuścić trochę cieczy jonowej i przyłożyć niewielkie napięcie, aby uzyskać wymaganą wydajność” – dodał Paweł Woroszyłow.

Testując swoją technologię, naukowcy byli w stanie znacząco zwiększyć wydajność baterii. Naukowcy uważają, że ta sama technologia może zostać wykorzystana do poprawy wydajności innych typów ogniw słonecznych. Teraz planują eksperymentować z różnymi materiałami i udoskonalić samą technologię domieszkowania.