ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ — НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Органические солнечные панели (они же полимерные, пластиковые) — это тип панели, в котором используется органическая электроника. Производство их началось в 1992 году. При изготовлении применяются более экологически чистые проводящие органические полимеры — углерод и пластик. Это относительно новая технология, которая активно исследуется мировыми учеными, инженерами и физиками.

Около 90% всех фотоэлектрических систем построены с панелями на основе кремния, эффективность которых составляет в среднем 18% - 22%. Эффективность — это мера того, сколько солнечного света, падающего на панель, можно превратить в электроэнергию.

Органические солнечные панели — это новое поколение полимерных фотоэлектрических элементов. По сравнению с кристаллическими технологиями, они имеют низкую продуктивность и более высокие затраты при производстве. Над повышением их эффективности работают ученые и инженеры во всем мире. Стоимость производственного процесса в перспективе снизится путем увеличения объемов производства. На данный момент — это небольшая отрасль.

Содержание статьи:

• • • Органические солнечные батареи - преимущества и область применения
    • Солнечные панели из органики: исследования и перспективы
    • Солнечные батареи на бактериях

Органические солнечные батареи — преимущества и область применения

Органические солнечные батареи в 2021 году представляют собой наложенные друг на друга тонкие пленки из полимерных материалов с различными функциями.

Их преимущества:

• легкие — они более чем в 40 раз легче кремниевого типа;
• тонкие — их толщина составляет несколько миллиметров;
• гибкие; 
• прозрачные;
• имеют отличный коэффициент поглощения;
• можно настроить на молекулярном уровне;
• недорогие и экономически эффективны при изготовлении в производственных масштабах;
• наносят меньший вред окружающей среде;
• экономия ресурсов при производстве.

Основными недостатками являются:

• низкая продуктивность — обеспечивают около ⅓ КПД кристаллического кремния;
• более высокие затраты на производство при небольших объемах; 
• невысокая прочность по сравнению с моно и поликристаллическими элементами;
• значительная деградация: их эффективность снижается под воздействием окружающей среды.

Органические фотоэлектрические элементы могут быть изготовлены из соединений, растворенных в чернилах, поэтому их можно печатать на тонких рулонах пластика. Основное отличие от кристаллических элементов заключается в том, что их можно нанести в виде тонкой пленки на что-либо и превращать свет в электроэнергию где бы вы ни находились. Органические солнечные батареи могут быть применены:

• на крышах домов, конструкции которых могут не подходить для тяжелых кристаллических панелей, требующих фиксированных точек установки; 

• на крышах или в окнах автомобилей, в одежде и даже в очках, чтобы заряжать телефон, пока вы в пути;
• внутри оконных стекол офиса или квартиры, сложной неровной поверхности, гибкой электронике;
• питание мобильных приложений — снаряжения для кемпинга, зарядных устройств для телефонов.

Исследовательский проект BOOSTER — создатель двух демонстрационных продуктов.  Первый — это панель, наклеиваемая на твердую поверхность. Второй — пластиковая панель, которую можно прикрепить к материалу. 

В настоящее время производство фотоэлектрических элементов из органики не получило масштабного промышленного внедрения, поскольку эта технология все еще является предметом изучения и совершенствования. Кремниевые фотоэлектрические панели имеют сегодня более важное промышленное преимущество благодаря сравнительно высокой эффективности и долговечности. Купить солнечные панели в Украине можно в интернет-магазинах компаний, предлагающих услуги и продукты в сфере солнечной энергетики.

Солнечные панели из органики: исследования и перспективы

Солнечные панели из органики производят из углерода и пластика, что обещает более дешевый метод производства электроэнергии. Перспектива низких производственных затрат и повышенной эффективности заинтересовала ученых и сделала их предметом исследования во многих странах мира. Рассмотрим наиболее важные из них.

Китайские исследователи Нанкайского университета сделали крупный шаг вперед в разработке нового поколения органических фотоэлектрических элементов. За счет тандемной структуры они смогли добиться в 2015 году более 10% эффективности, а в 2018 году был достигнут новый рекорд — КПД 17,3%. При этом авторы говорят, что возможно повышение до 25%. 

Органические материалы имеют слабосвязанные молекулы, которые могут улавливать электроны и замедлять выработку электричества. Исследователи попытались обойти это — они объединили разные слои материала в так называемом подходе тандемных ячеек. Каждый из слоев может поглощать свет разных длин волн — это означает, что солнечный свет используется более эффективно и увеличивается генерация электричества.

В проекте QuESt физик Фассиоли исследует взаимодействия органических молекул со светом, чтобы повысить продуктивность органических солнечных панелей. Изучается поведение молекул в определенном гибридном состоянии — когда активируются и синхронизируются тысячи молекул, которые возбуждаются и выпускают электрон, производящий ток. 

Солнечные батареи на бактериях

Солнечные батареи на бактериях — еще одна альтернатива традиционной неорганической солнечной электроэнергетике. Заключается она в применении генно-инженерной бактерии, которая использует краситель для преобразования солнечного света в электроэнергию. Ученые из Британской Колумбии построили биогенный солнечный элемент из живого организма — кишечной палочки. Это не первая экспериментальная биогенная солнечная батарея, но она отличается более высокой эффективностью. Ее преимущества — она хорошо работает как при тусклом, так и при ярком свете. 

Пока эта разработка не рассматривается как конкурирующая с кристаллическими солнечными элементами. Она стремится сделать производство солнечных элементов для использования в условиях низкой освещенности более доступным.

По оценкам последних исследований, при сроке эксплуатации 20 лет и эффективности 15%, органические солнечные батареи могут вырабатывать электроэнергию по цене менее 7 центов за кВт*час.