Новый рекордный, гибкий солнечный элемент может стать источником энергии для городов будущего

Традиционные фотоэлектрические солнечные элементы становятся относительно эффективными при преобразовании света в электроэнергию. Эти устройства на основе кремния уже снабжают миллионы домов по всему миру. Но они также невероятно жесткие, что затрудняет включение их в разнородную городскую среду. Чтобы решить эту проблему, команда исследователей разработала гибкий солнечный элемент, который недавно побил рекорд эффективности в своей категории.

Он называется основанным на растворе органическим однопереходным солнечным элементом, что означает, что он сделан из двух типов двух разных слоев полимера, нанесенных на гибкую пленку. Ученые из Университета Эрлангена-Нюрнберга в Германии и Южно-Китайского технологического университета смогли достичь эффективности преобразования 12,25% на площади в один квадратный сантиметр, что является значительным шагом по сравнению с предыдущим показателем в 9,7%. Группа опубликовала свои результаты в журнале Энергия природы.

Традиционно используемые фотоэлектрические элементы все еще в значительной степени выигрывают в конкурсе конверсии с максимальной теоретической эффективностью 29 процентов. Но улучшенные гибкие солнечные элементы предлагают убедительный компромисс: их гибкость означает, что однажды у нас могут появиться здания в густонаселенных городах, буквально обернутые слоем солнечных батарей. Способность покрывать гораздо большую площадь поверхности может восполнить то, что клетки в настоящее время испытывают недостаток в эффективности.

Массовые солнечные фермы от Китая до Калифорнии произвели революцию в том, как мы можем использовать невероятное количество световой энергии, излучаемой солнцем на Землю каждый день. Но эти виды массивов астрономически дороги и требуют огромных площадей неиспользуемой земли.

Гибкая альтернатива, представленная в этом исследовании, использует меньше материалов - таким образом снижая производственные затраты - и может быть реализована поверх существующей инфраструктуры. Доктор Нин Ли, специалист по материалам из FAU, сказал, что это совместное усилие нашло формулу, которая, вероятно, приведет к гибкому исследованию солнечных элементов.

«Я думаю, что лучший способ описать нашу работу - представить коробку с кирпичами Lego», - пояснил Ли. «Наши партнеры в Китае внедрили и скорректировали отдельные молекулярные группы в структуре полимера, и каждая из этих групп влияет на особую характеристику, которая важна для функционирования солнечных элементов».

Следующим шагом для этого проекта является разработка прототипа большего размера, чтобы начать тестирование.

Эти гибкие элементы не заменят надежные элементы на основе кремния, а дополнят их. Сельские и пригородные дома с большим пространством, вероятно, будут продолжать использовать высокоэффективные, но жесткие ячейки. Но когда будущие небоскребы незаметно движутся, чтобы приспособиться к ветру, солнечные панели будущего могут когда-нибудь согнуться вместе с ними.