Ученые создали материал для разработки новейших солнечных батарей

Японская исследовательская группа создала новый материал под названием фуллеренинданоны (FIDO), который предлагает повышенную прочность и эффективность для солнечных элементов следующего поколения, с потенциальным применением в органических фотодиодах и фотодетекторах

Ученые создали материал для разработки новейших солнечных батарей Фото: Ютака Мацуо из Института инноваций

Группа под руководством исследователей из Университета Нагои в Японии создала материал на основе фуллереновых инданонов (FIDO), который обещает повысить долговечность солнечных элементов следующего поколения. Долговечность была одним из самых больших препятствий для их практического применения и коммерциализации. Исследователи опубликовали свои результаты в журнале Американского химического общества.

Перовскитные солнечные элементы: будущее солнечной энергетики

Следующее поколение солнечных батарей, вероятно, будет использовать элементы на основе перовскита. Эти кристаллические элементы — высокоэффективные и могут генерировать электроэнергию даже в помещении в условиях слабого освещения. Они также легче и гибче, чем обычные кремниевые солнечные элементы. Как следствие, они больше подходят для установки на вертикальных поверхностях, таких как окна и стены.

Роль фуллерена в солнечных инновациях

Многие из уникальных свойств этих солнечных элементов происходят от фуллерена (C60). Его уникальная форма, напоминающая футбольный мяч, делает фуллерен мгновенно узнаваемым. Фуллерены — это полупроводники на основе углерода, которые могут направлять электроны для создания энергии, что делает их важными для органической электроники. Исследователи могут присоединять органические молекулы к фуллеренам, чтобы усилить их электронную функцию, создавая таким образом производные с различными свойствами.

FIDO — стабильный и эффективный материал

Группа под руководством профессора Ютака Мацуо из Института инноваций для будущего общества добавила инданон к фуллеренам, чтобы создать FIDO. Инданон — полезное соединение в реакциях. Оно имеет уникальную структуру из слитных колец, которые создают прочные углеродные связи между фуллереновой и бензольной частями инданона. Это создает соединение с превосходной стабильностью даже при нагревании.

Интересное по теме: Ученые изобрели первый в мире «квантовый полупроводник»

Достижения в технологии аморфных материалов

Используя FIDO, Мацуо и его сотрудники контролировали пленку, чтобы создать аморфный материал вместо более распространенного кристаллического материала, который используется в ныне популярных кремниевых солнечных элементах. Аморфные материалы имеют более хаотичную структуру, чем тщательно организованные кристаллы. Эта хаотичность позволяет создавать аморфные пленки с определенными свойствами, регулируя условия осаждения и подстраивая электрические характеристики пленки под требования технологии солнечных элементов.

Когда они сравнили свою новую технологию со стандартной пленкой, то обнаружили, что их изобретение имеет много преимуществ. В отличие от обычной пленки, она была более эффективной и стабильной, и эти свойства не ухудшались. Важно, что эффективность преобразования не снизилась.

Широкие последствия для фотоэлектрических технологий

«Наша аморфная пленка не кристаллизуется при нагревании и демонстрирует превосходную морфологическую стабильность, — сказал Мацуо. — Проблема пленок заключается в том, что при нагревании до 150°C степень кристаллизации увеличивается. Наша недавняя разработка — аморфная тонкая пленка — не теряет свойств даже при нагревании».

Группа видит целый ряд применений для своей методики.

«Ожидается, что эти производные фуллерена будут использоваться не только для перовскитных солнечных элементов, но и для элементов фотоэлектрического преобразования, таких как органические фотодиоды и в органических фотоприемниках, — сказал Мацуо. — Органические фотоприемники способствуют высокому разрешению датчиков изображения в камерах и будут использоваться для аутентификации по отпечаткам пальцев на дисплеях смартфонов, позволяя разблокировать любую часть экрана, к которой прикоснется палец».

Ознакомьтесь с другими популярными материалами:

Создан аккумулятор, который заряжается за считанные минуты

Microsoft открыла новый материал, который заменит обычные аккумуляторы

Создана беспроводная зарядка, которую можно имплантировать в тело

По материалам scitechdaily.com