Revolutsioon päikeseenergias: Chemnitzi tehnikaülikool uurib orgaanilisi rakke!

Revolutsioon päikeseenergias: Chemnitzi tehnikaülikool uurib orgaanilisi rakke!

Orgaaniliste päikesepatareide uurimine on viimastel aastatel hoogu juurde saanud, eriti Chemnitzi Tehnikaülikoolis, kus prof dr Carsten Deibeli juhitud meeskond töötab intensiivselt nende tehnoloogiate tõhususe suurendamise nimel. Siin keskendutakse aeglaste laengukandjate mõistmisele, mis vastutavad olulise transporditakistuse eest. See nähtus mõjutab nii täitetegurit kui ka päikesepatareide üldist jõudlust. Selle uurimistöö tulemused avaldatakse sellistes tuntud ajakirjades nagu "Reports on Progress in Physics" ja "Advanced Energy Materials", et anda teadusringkondadele uusi teadmisi.

Interdistsiplinaarne koostöö on selle edu oluline osa. Osana DFG uurimisrühmast “Printed & stable organic photovoltaics with non-fullerene acceptors – POPULAR” on mitmete Saksamaa ja Suurbritannia ülikoolide eksperdid töötanud projektide kallal, mida rahastatakse ligikaudu viie miljoni euroga. Selle rühma eesmärk on täiustada ja optimeerida orgaanilisi päikesepatareisid masstootmiseks.

Orgaaniliste päikesepatareide roll

Orgaanilised päikesepatareid, mis koosnevad ühtsetest orgaanilistest kemikaalidest, eriti süsivesinike ühenditest, nagu plast, pakuvad tavapäraste tehnoloogiate ees mitmeid eeliseid. 2018. aasta augusti seisuga oli nende kasutegur 17,3%, mis on madalam anorgaaniliste päikesepatareide omast, kuid paistab silma oma kuluefektiivsete ja mitmekülgsete tootmisprotsesside poolest. Esimesed orgaanilised päikesepatareid töötas välja Ching W. Tang 1985. aastal ja nende kihtides toetuvad siiani konjugeeritud polümeerid ja fullereenid.

Üks suuremaid väljakutseid on koormakandjate aeglane liikumine. Nendest probleemidest saab mööda hiilida, kasutades doonor-aktseptorsüsteemi, mis võimaldab kiiret laengu ülekandmist. Nende rakkude aktiivne kiht ladestatakse läbipaistvale juhtivale elektroodile, mis maksimeerib valguse neeldumist, samal ajal kui metallelektrood kogub kogutud laengukandjad kihi teisele küljele.

Uuendused ja väljakutsed

Lisaks Chemnitzi tehnikaülikooli uurimistööle tegelevad sellised asutused Fraunhoferi päikeseenergiasüsteemide instituut uuenduslikud lähenemisviisid orgaaniliste päikesepatareide tootmiseks. Nad töötavad odavamate ja keskkonnasõbralikumate materjalide kallal, mis on kaubanduslikuks kasutamiseks taskukohased. Paindlike, kergete läbipaistvate elementide väljatöötamine võib avada murrangulisi rakendusvaldkondi, näiteks integreeritud lahendustena aknasüsteemides või põllumajanduslike kaitsekiledena, mis pakuvad kaitset ja aitavad kaasa energia tootmisele.

Kuigi orgaaniline fotogalvaanika on viimastel aastatel edusamme teinud, on pikaajaline stabiilsus endiselt üks peamisi takistusi selle kaubanduslikul läbimurdel. Sellised ettevõtted nagu Heliatek asutati selleks, et viia need tehnoloogiad masstootmisse, kuid nende rakkude eluea ja tõhususe optimeerimiseks päikesevalguses on veel vaja arendusi. Stabiilse turukeskkonna loomine orgaaniliste päikesepatareide jaoks eeldab mitte ainult tehnoloogilisi täiustusi, vaid ka majandusstrateegiaid kulude vähendamiseks.

Praegused arengud näitavad, et elavus ja uuendusmeelsus orgaanilise päikeseenergia vallas on muutumas üha olulisemaks. Uurimisprojektid ja ettevõtted püüavad väljakutsetest üle saada ja seeläbi mõista selle tehnoloogia eeliseid laiemaks rakendamiseks.