Ученые из Йельского университета в шутку говорят, что будущее для некоторых солнечных батарей будет флуоресцентным. Они улучшили способность перспективных солнечных элементов поглощать свет и преобразовывать его в электрическую энергию путем добавления флуоресцентного органического красителя.
Этот скюариновый краситель (squaraine dye) значительно повышает поглощение света электронами и увеличивает коэффициент его преобразования в энергию. Он является типичным представителем класса органических красителей, обладающих сильной флуоресценцией, в основном в красном и близком инфракрасном диапазонах. Полученные результаты свидетельствуют о том, что появился новый путь в развитии более дешевых, высоко эффективных солнечных батарей, утверждают ученые.
“Люди могут применить наш подход в разработке передовых, высоко эффективных технологий преобразования света», – сказал Андре Д. Тейлор, доцент кафедры химической и экологической инженерии в Йельском университете, который руководил исследованием, опубликованном 5 мая в журнале «Nature Photonics».
Солнечные элементы, осуществляющие прямое преобразование света в электричество, – относятся к возобновляемым источникам энергии. Солнечные батареи на основе полимеров, а именно такие и участвовали в исследовании, являются привлекательными из-за их низкой стоимости, механической гибкости и малого веса. Такие батареи могут изготавливаться большой площади, но они, к сожалению, малоэффективны, почти 50 процентов поглощенной ими световой энергии никогда не превращаются в электроэнергию, в основном потому, что их полимерные сети не достаточно упорядоченно выстроены на наноуровне, чтобы позволять энергии беспрепятственно выходить из ячейки.
Вводя скюариновый краситель в полимер солнечных батарей, за счет использования хорошо известного биохимического механизма Ферстеровского резонансного переноса энергии (Förster resonance energy transfer, FRET), исследователи достигли 38-процентного увеличения коэффициента преобразования энергии.
В этом типе солнечных батарей, которые ученые назвали солнечными элементами с гетеропереходами на основе FRET, дополнительная энергия может перемещаться от одной молекулы к другой на большие расстояния. Краситель, который является высоко поглощающим веществом в близкой инфракрасной области, расширяет диапазон спектрального поглощения солнечных элементов и улучшает преобразование энергии.
Этот подход позволяет различным поглощающим свет материалам работать синергически. За счет добавки красителя появляется хорошая упорядоченность полимерной сетки, и материал можно использовать без дополнительной обработки, которая требовалась при использовании традиционных полимерных, солнечных батарей.
По данным – phys.org