Revolucija u solarnoj energiji: Tehnološko sveučilište u Chemnitzu istražuje organske stanice!

Revolucija u solarnoj energiji: Tehnološko sveučilište u Chemnitzu istražuje organske stanice!

Istraživanje organskih solarnih ćelija posljednjih je godina dobilo zamah, posebice na Sveučilištu tehnologije u Chemnitzu, gdje tim pod vodstvom prof. dr. Carstena Deibela intenzivno radi na povećanju učinkovitosti ovih tehnologija. Fokus je ovdje na razumijevanju sporih nositelja naboja, koji su odgovorni za značajan transportni otpor. Ovaj fenomen utječe i na faktor punjenja i na cjelokupnu izvedbu solarnih ćelija. Rezultati ovog istraživanja objavljuju se u renomiranim časopisima kao što su “Reports on Progress in Physics” i “Advanced Energy Materials” kako bi znanstvenoj zajednici pružili nove uvide.

Interdisciplinarna suradnja bitan je dio ovog napretka. U sklopu DFG istraživačke grupe “Printed & stable organic photovoltaics with non-fulllerene acceptors – POPULAR” stručnjaci s nekoliko njemačkih i britanskih sveučilišta radili su na projektima koji su financirani s oko pet milijuna eura. Cilj ove skupine je poboljšati i optimizirati organske solarne ćelije za masovnu proizvodnju.

Uloga organskih solarnih ćelija

Organske solarne ćelije, koje se sastoje od jedinstvenih organskih kemikalija, posebice spojeva ugljikovodika kao što je plastika, nude nekoliko prednosti u odnosu na konvencionalne tehnologije. U kolovozu 2018. njihova je učinkovitost iznosila 17,3%, što je niže od učinkovitosti anorganskih solarnih ćelija, ali se ističe svojim isplativim i svestranim proizvodnim procesima. Prve organske solarne ćelije razvio je Ching W. Tang 1985. i još uvijek se oslanjaju na konjugirane polimere i fulerene u svojim slojevima.

Jedan od najvećih izazova je sporo kretanje nosača tereta. Ovi se problemi mogu zaobići korištenjem sustava donor-akceptor koji omogućuje brzi prijenos naboja. Aktivni sloj ovih ćelija taložen je na prozirnu, vodljivu elektrodu koja maksimizira apsorpciju svjetlosti, dok metalna elektroda skuplja prikupljene nositelje naboja na drugoj strani sloja.

Inovacije i izazovi

Osim istraživanja na Tehnološkom sveučilištu u Chemnitzu, institucije poput ove slijede Fraunhofer institut za solarne energetske sustave inovativni pristupi proizvodnji organskih solarnih ćelija. Rade na jeftinijim i ekološki prihvatljivijim materijalima koji su pristupačni za komercijalnu upotrebu. Razvoj fleksibilnih, laganih prozirnih ćelija mogao bi otvoriti revolucionarna područja primjene, na primjer kao integrirana rješenja u prozorskim sustavima ili zaštitnim folijama za poljoprivredu koje istovremeno nude zaštitu i doprinose proizvodnji energije.

Iako je organski fotonapon posljednjih godina napredovao, dugoročna stabilnost ostaje jedna od glavnih prepreka njegovom komercijalnom prodoru. Tvrtke poput Heliateka osnovane su kako bi te tehnologije dovele u masovnu proizvodnju, ali još uvijek je potreban razvoj kako bi se optimizirao životni vijek i učinkovitost ovih ćelija na sunčevoj svjetlosti. Stvaranje stabilnog tržišnog okruženja za organske solarne ćelije zahtijeva ne samo tehnološka poboljšanja već i ekonomske strategije za smanjenje troškova.

Aktualni razvoj pokazuje da živost i inovativni duh na području organske solarne energije postaju sve važniji. Istraživački projekti i tvrtke nastoje prevladati izazove i na taj način spoznati prednosti ove tehnologije za širu primjenu.