Вчені з університету штату Пенсильванія оголосили, що завдяки новому хімічному компоненту можна підвищити міцність органічних сонячних панелей, роблячи їх більш придатними для широкомасштабного виробництва.
Цю інформацію повідомляє журнал Interesting Engineering.
Дослідження проводили доцент Нутифафа Доумон і аспірант Сук Юн "Джон" Кім з факультету матеріалознавства та інженерії.
Виготовлення класичних кремнієвих сонячних панелей вимагає значних енергетичних витрат і залучення токсичних матеріалів, що ускладнює їх подальшу переробку. Натомість органічні сонячні елементи виготовляються з менш небезпечних компонентів, вони є легшими і більш гнучкими, проте швидко втрачають ефективність у перетворенні сонячного світла на електрику. Це створює труднощі для їх використання в масштабних проектах.
Дослідники зосередилися на твердій добавці 9,10-фенантренхінон, скорочено PQ. Це похідна вуглеводню. За результатами експериментів речовина виявилася екологічнішою та допомогла стабілізувати органічні елементи.
Кім роз'яснив, що PQ є економічним і доступним рішенням на ринку, яке забезпечує більшу безпеку та простоту використання в порівнянні з багатьма сучасними добавками. За його словами, підвищення стабільності є критично важливим фактором для того, щоб органічні сонячні елементи могли успішно конкурувати на комерційній арені. Він також підкреслив, що інтеграція PQ може стати ефективним шляхом для розробки більш довговічних і масштабованих альтернативних фотоелементів.
У лабораторії було розроблено кілька різновидів органічних елементів, які мають різні структури та добавки. Провели їх тестування на довговічність, стійкість та ефективність за різних температурних режимів і умов навколишнього середовища. Дослідники аналізували, яка частка світлової енергії може бути перетворена елементом на електричну енергію з плином часу. Добавки додавалися до активного шару – це той компонент, який відповідає за поглинання сонячного світла.
Після випробувань з'ясувалося, що PQ не лише подовжує строк служби, а й покращує ефективність. Органічні елементи з цією добавкою зберегли понад 93% початкової ефективності перетворення енергії після 180 годин безперервного нагрівання. Зазвичай із поширеною токсичною добавкою показник становить близько 76% за той самий час.
Дослідники наголошують, що навіть невелике підвищення стабільності означає рідшу заміну елементів, а це зменшує відходи та витрати.
Доумон підкреслив, що PQ не є панацеєю для всіх проблем, і команда має намір продовжити експерименти. Він зазначив, що результати, які вже отримані, є лише початковим етапом, і дослідники планують дослідити інші твердих добавки для порівняння їхніх характеристик.
#Експеримент #Електрична енергія #Матеріалознавство #Токсичність #Температура #Хімічна промисловість #Токсин #Відходи #Хімічна речовина #Вуглеводень #Аспірант #Сонячна енергія #Сонячна батарея #Інженерія #Енергетика #Викладач #Квебек #Похідна #Університет штату Пенсільванія
