Ученые из Университета Мичигана продемонстрировали органические солнечные элементы, которые имеют 15% эффективность.
— Органическая фотовольтаика может потенциально снизить затраты и общую стоимость солнечной энергии, сделав ее поистине распространенной и действительно чистым источником энергии, — отметил Стивен Форрест, профессор инженерии университета имени Питера Франкена.
По оценкам исследователей, с учетом 15% эффективности и 20-летнего срока службы, органические солнечные элементы могут производить электроэнергию по цене менее 7 центов за киловатт-час. Для сравнения, средняя стоимость электроэнергии в США составляла 10,5 цента за киловатт-час в 2017 году.
Органические солнечные элементы содержан углерод, что дает им несколько преимуществ по сравнению с обычными неорганическими ячейками. Неорганические солнечные панели на основе кремния стоят дорого и состоят из толстых жестких листов, для которых требуются фиксированные точки установки.
А органические солнечные элементы на основе углерода дешевы и просты в изготовлении, могут быть свернуты в рулоны, которые достаточно тонкие, чтобы гнуться как угодно и им можно придать любой цвет или сделать прозрачными.
Несмотря на эти преимущества, органические солнечные элементы не обладают высокой эффективностью, чтобы конкурировать с обычными источниками энергии.
За последние пару лет эффективность органических фотоэлектрических систем застряла на уровне 11-12%. Чтобы наконец-то выйти из застоя, исследователи объединили несколько достижений в области дизайна и процесса.
Во-первых, они разработали систему, которая объединяет специальные слои для поглощения как видимого, так и инфракрасного света. По существу они сложили вместе два органических солнечных элемента.
Сами по себе такие органические панели надают эффективность от 10 до 11%, но вместе они дают до 15% КПД благодаря еще и антиотражающему покрытию.
Для укладки ячеек команда разработала взаимосвязанные слои, которые предотвращают повреждения первой ячейки, но при этом пропускают свет и электрические заряды.
— Это считается сложным процессом, потому что существует вероятность того, что жидкость, используемая при обработке верхней ячейки, будет растворять слои, уже нанесенные под нее, — отметили ученые.
Также команда продемонстрировала, что их новый дизайн, материалы и процесс имеют высокую производительность изготовления — более 95%.
Но это еще не все. Ученые уверенны, что смогут в скором будущем значительно улучшить свои органические солнечные панели и добиться 18% для этого типа многоканального устройства.