Сьогодні, коли весь світ прагне перейти на поновлювані джерела енергії, вчені активно працюють над підвищенням продуктивності сонячних елементів. Найбільш перспективними технологіями вважаються органічні сонячні елементи, а також перовскітні елементи на основі галогеніду свинцю.
Ці технології розгортають можливості для економічної стабільної генерації сонячної енергії. Їхня основна перевага — низька вартість. Такий підхід не тільки здешевлює виробництво електроенергії та спрощує масштабування за допомогою використання рулонної технології, але й дає змогу створювати пристрої на гнучких поверхнях. Проте вже сьогодні такі компанії як solar garden пропонують дуже вигідні доступні пропозиції для домашнього використання.
Проте є низка чинників, що перешкоджають широкому впровадженню цих технологій. Якщо говорити про органічні сонячні батареї, сьогодні ведеться робота з підвищення їхньої ефективності. Що стосується перовскітних сонячних батарей, їхня сертифікована ефективність досягає 25,5 відсотків, що робить їх головним конкурентом комерційним сонячним батареям на основі кристалічного кремнію.
Основною перешкодою на шляху до комерціалізації технології залишається низька стабільність пристроїв. Для підвищення стабільності пристрою можна наносити шар, що забезпечує селективну екстракцію носіїв заряду й захист матеріалу.
У пристроях, що використовують зв’язані полімери, найкраща ефективність буде досягнута за умови використання полімерів високої якості. Матеріал мусить мати мінімум дефектів. Якість можна підвищити за допомогою удосконалення процесу синтезу матеріалів.
Що таке зв’язані полімери
Це органічні матеріали, структуру яких утворюють чергуються донорні та акцепторні компоненти. Ці компоненти називаються мономерами. Вони об’єднуються в полімерні ланцюги за допомогою різних реакцій полімеризації. Для цього в структури мономерів, залучених у реакціях полімеризації, вводять певні функціональні групи, що залежать від типу використовуваної реакції.
Щоби виготовити полімери зазвичай використовують два методи синтезу, а саме реакції поліконденсації Стілле й Сузукі. Ці дві реакції вимагають різних умов.
Органічні та перовскітні сонячні батареї, що містять полімер, отриманий за реакцією Стілле, показали високу ефективність: 15,1 і 4,1 відсотка відповідно. Ті ж пристрої, що містять полімер, синтезований за допомогою поліконденсації, продемонстрували ефективності 12,6 і 2,7 відсотка.
Вчені припустили, що відмінність у характеристиках зумовлено наявністю в матеріалі дефектів, які могли стати пастками для зарядів. Для підтвердження цього припущення обидва матеріали були охарактеризовані методом електронного парамагнітного резонансу. Для полімерів важливий вибір синтетичного шляху, через те, що він може значно вплинути на якість матеріалу.
Надалі планується порівняти ефективність фотовольтаїчних пристроїв, що містять полімери різної будови, для встановлення зв’язку між структурою полімеру і продуктивністю пристрою. Результати дають змогу більш раціонально підійти до процесу виготовлення напівпровідникових полімерних матеріалів для фотовольтаїчних пристроїв.
Важливість сучасних досліджень
Проводити такі дослідження та працювати над тим щоби підвищувати ефективність сонячних панелей — надважливе завдання. Це дасть змогу отримувати більше енергії для потреб людства, займаючи мінімум простору. Головне, що наука рухається в правильному напрямку, того найближчі кілька десятків років варто чекати революцію у сфері сонячної енергетики.
