Revolucija v sončni energiji: tehnološka univerza v Chemnitzu raziskuje organske celice!

Revolucija v sončni energiji: tehnološka univerza v Chemnitzu raziskuje organske celice!

Raziskave organskih sončnih celic so v zadnjih letih dobile zagon, zlasti na Univerzi za tehnologijo v Chemnitzu, kjer ekipa pod vodstvom prof. dr. Carstena Deibela intenzivno dela na povečanju učinkovitosti teh tehnologij. Tu je poudarek na razumevanju počasnih nosilcev naboja, ki so odgovorni za velik transportni upor. Ta pojav vpliva tako na faktor polnjenja kot na celotno delovanje sončnih celic. Rezultati teh raziskav so objavljeni v priznanih revijah, kot sta »Reports on Progress in Physics« in »Advanced Energy Materials«, da znanstveni skupnosti zagotovijo nova spoznanja.

Interdisciplinarno sodelovanje je bistveni del tega napredka. V okviru raziskovalne skupine DFG »Printed & stable organic photovoltaics with non-fulllerene acceptors – POPULAR« so strokovnjaki z več nemških in britanskih univerz delali na projektih, ki so financirani s približno petimi milijoni evrov. Cilj te skupine je izboljšati in optimizirati organske sončne celice za masovno proizvodnjo.

Vloga organskih sončnih celic

Organske sončne celice, ki so sestavljene iz enotnih organskih kemikalij, zlasti spojin ogljikovodikov, kot je plastika, nudijo številne prednosti pred običajnimi tehnologijami. Od avgusta 2018 je njihov izkoristek znašal 17,3 %, kar je nižje kot pri anorganskih sončnih celicah, vendar izstopa zaradi stroškovno učinkovitih in vsestranskih proizvodnih procesov. Prve organske sončne celice je razvil Ching W. Tang leta 1985 in še vedno temeljijo na konjugiranih polimerih in fulerenih v svojih plasteh.

Eden večjih izzivov je počasno premikanje nosilcev tovora. Tem težavam se je mogoče izogniti z uporabo sistema donor-akceptor, ki omogoča hiter prenos naboja. Aktivna plast teh celic je odložena na prozorno, prevodno elektrodo, ki poveča absorpcijo svetlobe, medtem ko kovinska elektroda zbira zbrane nosilce naboja na drugi strani plasti.

Inovacije in izzivi

Poleg raziskav na Tehnološki univerzi v Chemnitzu si tovrstne ustanove prizadevajo Fraunhoferjev inštitut za sisteme sončne energije inovativni pristopi k proizvodnji organskih sončnih celic. Delajo na cenejših in okolju prijaznejših materialih, ki so cenovno dostopni za komercialno uporabo. Razvoj fleksibilnih, lahkih prozornih celic bi lahko odprl prelomna področja uporabe, na primer kot integrirane rešitve v okenskih sistemih ali folijah za zaščito kmetijstva, ki nudijo zaščito in prispevajo k proizvodnji energije.

Čeprav je organska fotovoltaika v zadnjih letih napredovala, ostaja dolgoročna stabilnost ena glavnih ovir za njen komercialni preboj. Podjetja, kot je Heliatek, so bila ustanovljena, da bi te tehnologije uvedli v množično proizvodnjo, vendar je še vedno potreben razvoj za optimizacijo življenjske dobe in učinkovitosti teh celic na sončni svetlobi. Ustvarjanje stabilnega tržnega okolja za organske sončne celice ne zahteva le tehnoloških izboljšav, temveč tudi ekonomske strategije za zmanjšanje stroškov.

Trenutni razvoj kaže, da sta živahnost in inovativnost na področju organske sončne energije vse pomembnejša. Raziskovalni projekti in podjetja si prizadevajo premagati izzive in tako spoznati prednosti te tehnologije za širšo uporabo.