Революция в слънчевата енергия: Техническият университет в Кемниц изследва органични клетки!

Революция в слънчевата енергия: Техническият университет в Кемниц изследва органични клетки!

Изследванията на органичните слънчеви клетки набраха скорост през последните години, особено в Техническия университет в Кемниц, където екип, ръководен от проф. д-р Карстен Дейбел, работи интензивно за повишаване на ефективността на тези технологии. Фокусът тук е върху разбирането на бавните носители на заряд, които са отговорни за значително транспортно съпротивление. Това явление засяга както коефициента на запълване, така и цялостната производителност на слънчевите клетки. Резултатите от това изследване са публикувани в реномирани списания като „Доклади за напредъка във физиката“ и „Advanced Energy Materials“, за да предоставят на научната общност нови прозрения.

Интердисциплинарното сътрудничество е съществена част от този напредък. Като част от изследователската група на DFG „Отпечатани и стабилни органични фотоволтаици с нефулеренови акцептори – ПОПУЛЯРНО“, експерти от няколко германски и британски университета са работили по проекти, които са финансирани с около пет милиона евро. Целта на тази група е да подобри и оптимизира органичните слънчеви клетки за масово производство.

Ролята на органичните слънчеви клетки

Органичните слънчеви клетки, които се състоят от еднакви органични химикали, особено въглеводородни съединения като пластмаси, предлагат няколко предимства пред конвенционалните технологии. Към август 2018 г. ефективността им е 17,3%, което е по-ниско от това на неорганичните слънчеви клетки, но се отличава с рентабилните и гъвкави производствени процеси. Първите органични слънчеви клетки са разработени от Ching W. Tang през 1985 г. и все още разчитат на спрегнати полимери и фулерени в техните слоеве.

Едно от основните предизвикателства е бавното движение на носачите на товари. Тези проблеми могат да бъдат заобиколени чрез използване на система донор-акцептор, която позволява бързо прехвърляне на заряда. Активният слой на тези клетки се отлага върху прозрачен проводящ електрод, който увеличава максимално абсорбцията на светлина, докато метален електрод събира събраните носители на заряд от другата страна на слоя.

Иновации и предизвикателства

В допълнение към изследванията в Техническия университет в Кемниц, институции като тази преследват Институт Фраунхофер за слънчеви енергийни системи иновативни подходи за производство на органични слънчеви клетки. Те работят върху по-евтини и по-екологични материали, които са достъпни за търговска употреба. Разработването на гъвкави, леки прозрачни клетки може да отвори новаторски области на приложение, например като интегрирани решения в системи за прозорци или фолиа за защита на селското стопанство, които едновременно предлагат защита и допринасят за генерирането на енергия.

Въпреки че органичните фотоволтаици постигнаха напредък през последните години, дългосрочната стабилност остава една от основните пречки пред техния търговски пробив. Компании като Heliatek са основани, за да въведат тези технологии в масово производство, но все още са необходими разработки за оптимизиране на продължителността на живота и ефективността на тези клетки на слънчева светлина. Създаването на стабилна пазарна среда за органични слънчеви клетки изисква не само технологични подобрения, но и икономически стратегии за намаляване на разходите.

Настоящите развития показват, че жизнеността и иновативният дух в областта на органичната слънчева енергия стават все по-важни. Изследователски проекти и компании се стремят да преодолеят предизвикателствата и по този начин да осъзнаят предимствата на тази технология за по-широко приложение.