Солнечные батареи на основе красителей (DSSC) теперь стали  эффективнее своих кремниевых аналогов.

Как сообщается на сайте журнала Nature, швейцарские ученые разработали новую технологию производства солнечных элементов на сенсибилизированных красителях (Dye-sensitized solar cells, DSSC), которая сделает их дешевле и эффективней кремниевых.

Помимо того, что такие элементы стоят меньше, они могут быть сделаны прозрачными и способны обеспечивать высокую эффективность преобразования энергии в облачную погоду или при искусственном освещении.

Новая твердотельная версия DSSC производится по двухэтапной технологии, повышающей коэффициент преобразования до рекордных 15 процентов (больше, чем у аморфного кремния) без ухудшения стабильности.

В качестве светоприемника в новом воплощении DSSC применен материал перовскит (CaTiO3), который наносится непосредственно на пленку металлического оксида, а вместо электролита — органический материал с дырочным транспортом зарядов.

Для того чтобы избежать широкой вариативности морфологии и эффективности солнечных батарей, одну часть перовскита сначала вводят в поры металлоксидной основы, а затем материал помещают в раствор, содержащий другую компоненту перовскита. При контакте двух составных частей они вступают в реакцию и преобразуются в светочувствительный пигмент.

Ученые уверены, что  полученные ими результаты открывают новую эру в развитии DSSC, равных или даже превосходящих по стабильности и эффективности лучшие сегодняшние тонкопленочные фотоэлектрические устройства.

Справка:

Солнечный элемент – устройство, которое превращает фотоны с определённой длиной волны в электричество. В настоящее время в фотоэлектронике в основном применяются полупроводники, в том числе кристаллический кремний.

В германии начали производить батареи на основе плёнок нанокристаллического оксида титана с металлоорганическим комплексом. Но, несмотря на внешнюю простоту этого способа изготовления солнечных элементов, синтез искусственных красителей оказался делом довольно сложным и не таким дешёвым, как того хотели учёные.

Еще одним вариантом солнечных элементов стали батареи на основе красителей (DSSC), но до недавнего времени они уступали кремниевым батареям, в основном, из-за присущих им потерь электричества в процессе регенерации красителя.

В 2012 году группа учёных из Университета Бахрейна и Университета Ахлиа разработала солнечные элементы на основе природных красителей, которые, по сути, моделируют процесс фотосинтеза и выступают как генераторы экологически чистой, «зелёной» энергии.

Средняя оценка эффективности солнечных элементов на основе природных красок, согласно измерениям учёных, оказалась равной десяти процентам.