Физики из Университета ИТМО открыли новый способ использования прозрачных материалов всолнечные батареипри сохранении их эффективности. Новая технология основана на методах легирования, которые изменяют свойства материалов путем добавления примесей, но без использования дорогостоящего специализированного оборудования.

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале ACSApplied Materials & Interfaces («Ионно-управляемые органические фотоэлектрические элементы на основе малых молекул: межфазное легирование коллекторов заряда и транспортных слоев»).

Одной из самых интересных задач в области солнечной энергетики является разработка прозрачных тонкопленочных фоточувствительных материалов. Такие пленки можно наносить поверх обычных окон для выработки энергии, не влияя на внешний вид здания. Однако разработка солнечных элементов, сочетающих высокую эффективность с хорошей светопроницаемостью, представляет собой очень сложную задачу.

Традиционные тонкопленочные солнечные элементы имеют непрозрачные металлические тыльные контакты, которые улавливают больше света. Прозрачные солнечные элементы используют светопропускающие тыльные электроды. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется при прохождении через них, что ухудшает характеристики устройства. Кроме того, изготовление тыльного электрода с соответствующими свойствами может быть очень дорогостоящим», — говорит Павел Ворошилов, исследователь из Школы физики и инженерии Университета ИТМО.

Проблема низкой эффективности решается с помощью легирования. Однако обеспечение правильного нанесения примесей на материал требует сложных методов и дорогостоящего оборудования. Исследователи из Университета ИТМО предложили более дешевую технологию создания «невидимых» солнечных панелей — технологию, использующую ионные жидкости для легирования материала, что изменяет свойства обрабатываемых слоев.

«Для наших экспериментов мы взяли солнечную батарею на основе небольших молекул и прикрепили к ней нанотрубки. Затем мы легировали нанотрубки с помощью ионного затвора. Мы также обработали транспортный слой, который отвечает за то, чтобы заряд из активного слоя успешно достигал электрода. Мы смогли сделать это без вакуумной камеры и работая в условиях окружающей среды. Все, что нам нужно было сделать, это капнуть немного ионной жидкости и подать небольшое напряжение для получения необходимой производительности», — добавил Павел Ворошилов.

В ходе тестирования своей технологии ученые смогли значительно повысить эффективность батареи. Исследователи полагают, что та же технология может быть использована для улучшения характеристик других типов солнечных элементов. Теперь они планируют экспериментировать с различными материалами и усовершенствовать саму технологию легирования.