Гибкие и дешевле кремния: учёные создали органические солнечные панели с рекордным КПД 19,25%
Международный коллектив ученых из Китая, России и Южной Кореи представил инновационные полимерные солнечные элементы. По данным исследователей, эффективность преобразования энергии в новых панелях достигла 19,25% — одного из лучших показателей в мире для этого типа устройств. Образцы получились эластичными, гибкими и обладают высокой механической прочностью, что позволяет использовать их в качестве покрытий на гаджетах, одежде и любых неровных поверхностях.
«Срок службы современных полимерных панелей составляет 3–5 лет. Это меньше, чем у кремниевых (до 25 лет), но их главное преимущество — экологичность и гибкость. Они выдерживают перегибы и растяжения, оставаясь эффективными. По сути, их создают для нанесения на носимую электронику и девайсы», — пояснил соавтор работы, заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков.
Среди ключевых особенностей новых панелей — не только гибкость (их можно сворачивать в рулоны и устанавливать на изогнутые поверхности), но и малый вес. Масса одного квадратного метра составляет до 0,175 кг — это более чем в 50 раз легче стеклянных аналогов. Такие элементы подходят для туризма, яхт, фасадов и окон. Например, их можно наносить на ремешки умных часов, чтобы облегчить циферблат. Однако на данный момент панели еще не используются в коммерческих продуктах.
«Разработчики по всему миру ищут баланс между стабильностью и эффективностью, комбинируя полимеры и упаковку. Наша задача заключалась в том, чтобы правильно отрегулировать структуру полимера и слои для достижения нужных свойств», — добавил Жидков.
Итоговые характеристики впечатляют: эффективность преобразования энергии составила 19,25% (для сравнения, КПД кремниевых панелей — 20–24%). После 200 циклов растяжения панели сохраняют 85,3% первоначальной эффективности, а после 7000 циклов изгиба — 80,1%. Материал также демонстрирует отличную термическую стабильность и работает при температуре до 70°C.
«Такие панели — отличная перспектива. Они дешевле кремниевых, поскольку органика в целом стоит меньше. У них более простой и дешевый синтез, технология менее требовательна к дефектам, поэтому их можно печатать на рулонных принтерах», — отметил ученый.
В международную научную группу вошли специалисты Университета Гуанчжоу, Южно-китайского технологического университета, Ганнанского педагогического университета, Университета Корё, Шэньчжэньского технологического университета, Уральского федерального университета, а также компании ET Solar Energy and Technology Co., Ltd. Описание образцов опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
