В последнее время мировые умы заняты вопросом улучшения эффективности солнечных панелей и удешевления их стоимости. Исследователи из технологического института Карлсруэ (КИТ) нашли способ использовать так называемые порфирины для производства солнечных панелей на основе металлорганических полимеров. Они могут полностью оттеснить с рынка батареи, изготовленные на основе кремния.
Профессор Кристоф Уолл, директор института функциональных интерфейсов КИТ возлагает большие надежды на новое открытие.
«Мы открыли дверь в новую комнату. Новый материал из металл-органических каркасных соединений это только начало. Это изобретение имеет большой потенциал, который еще даже не изучен полностью», — заявил он.
MOF или МОС — металлоорганические структуры, которые состоят из двух элементов: из металлических соединительных узлов и органических молекул. Эти две части собраны вместе так, что образуют кристаллические микропористые материалы.
Ученые в течение 10 лет изучали свойства нового материала и пришли к мнению, что он очень интересен. Главная его особенность – комбинирование двух компонентных составляющих, что позволяет изменять функциональность и некоторые свойства. На данный момент, к примеру, разработаны 20 тысяч типов МОС. Однако они в основном используются для хранения или отделения газов.
Работа немецких исследователей была опубликовано в журнале Angewandte Chemie. Именно ученые КИТ первыми создали металлоорганические структуры на основе порфиринов, которые имеют большое будущее в солнечной энергетике. Этот материал создает носителей заряда, которые с высокой скорость перемещения достигают носителей. Фотофизические свойства недавно найденной молекулы интересны, поскольку они во время тестирования солнечных ячеек показали способность образовывать так называемые косвенные запрещенные зоны. Это крайне важно для фотовольтаики.
Порфирины — это универсальные природные молекулы, которые есть как в гемоглобине, так и в хлорофиллах. Они превращают свет в химическую энергию.
«Исследователи ожидают, что фотоэлектрическая мощность материалов может быть значительно увеличена в будущем за счет заполнения пор в структуре кристаллической решетки молекулами, которые могут освободить и взять электрические заряды», — заявили Уолл.
Для этого ученые КИТ разработали процесс, при котором кристаллический каркас растет в слоях на прозрачной проводящей поверхности носителя, образуя однородную тонкую пленку. Они назвали это SURMOF (СУРМОСы). Этот процесс хорошо подходит для непрерывных производственных процессов, а также для покрытия пластинами больших пластиковых поверхностей. Эти пленки толщиной всего несколько сотен нанометров, то есть они гибкие и ими можно покрывать все – от одежды до прочих материалов.