Исследователи из Швеции увеличили эффективность работы солнечной батареи, использующей в качестве основы краситель, более чем в два раза.

Исследователи утверждают, что их система может быть скомбинирована с более традиционными активированным красителями солнечными ячейками Гретцеля (Gretzel-type dye-sensitised cells) для увеличения эффективности конверсии световой энергии в электрическую.

Новый краситель эффективно улавливает солнечный свет. (Рисунок из Adv. Mater., 2009, DOI: 10.1002/adma.200802461)

Активированные красителями солнечные батареи [dye-sensitized solar cells (DSSC)] были изобретены Михелем Гретцелем (Michael Gretzel) и Брайаном О'Реганом (Brian O'Regan) из Федерального Политехнического Института Лозанны в 1991 году, именно они представляют собой потенциальную альтернативу традиционным кремниевым солнечным батареям. Обычно батареи DSSC состоят из светособирающего анода, на котором энергия света отбирается красителем, передающим электроны полупроводнику n-типа, покрывающему анод (обычно это TiO₂). Недавно исследователи разработали обратный тип солнечной батареи, в которой краситель взаимодействует с полупроводником p-типа (оксиды никеля) на светособирающем катоде [1].

Личенг Сун (Licheng Sun) и Андреас Хагфельдт (Anders Hagfeldt) из Королевского Института Технологии Стокгольма существенно увеличили производительность солнечной батареи DSSC p-типа, применив серию модификаций. Исследователи изменили строение полиароматического соединения для увеличения эффективности переноса заряда, добившись того, что возбужденный светом электрон и дырка, которая образуется при его высвобождении, не рекомбинируют, а перемещаются по цепи, обуславливая возникновение тока. Также были изменены толщина слоя оксида никеля и состав электролита [2].

По словам Суна, эти улучшения позволили увеличить эффективность энергетической конверсии солнечных батарей [incident photon to current conversion efficiency (IPCE)] до 44%, что практически вдвое увеличивает эффективность новых устройств по сравнению с ранее существовавшими катодами p-типа. Очевидный следующий шаг исследователей – комбинация светочувствительных анода и катода в «тандемной» солнечной батарее.

Источники:

1. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 8570; DOI: 10.1021/ja8001474;

2. Adv. Mater., 2009, DOI: 10.1002/adma.200802461

3. ChemPort