В скором времени крыши, стены и окна домов стает проще превратить в фотоэлектрические электростанции для автономного энергоснабжения. Исследовательский институт KAUST Solar Center в Саудовской Аравии обещает сделать солнечную энергетику доступнее с помощью органического фотоэлектрического материала, который эффективно аккумулирует солнечный свет и может быть нанесен как финишное покрытие на стройматериалы.
Обычно солнечные панели производят из кремниевых пластин, но и органические молекулы обладают способностью собирать энергию солнечного света. Эти молекулы могут быть заключены в формулу недорогих чернил, которые можно нанести на ровные поверхности фасада, например, на оконные стекла. Превращение солнечного света в электричество представляет собой пошаговую задачу, и эффективность фотоэлектрического материала определяется оптимальным выбором органических молекул, которые правильно и предсказуемо будут вести себя на всех этапах процесса.
Когда солнечный свет падает на фотоэлемент, он освобождает электрон, оставляя положительно заряженную дырку. Если противоположно заряженный электрон снова совместится с этой дыркой, уловленная энергия будет бесполезно потеряна. Поэтому органическая солнечная панель содержит молекулы доноров электронов и акцепторов электронов для разведения заряженных частиц.
Три года назад была популярна идея использования в качестве акцептора фуллерена. Их производительность не превышала 10-11%, а светопоглощение было недостаточным. Сейчас эффективность фуллеренов повысилась до 17%, поэтому такие акцепторы можно рассматривать как будущее органических фотоэлектрических материалов.
Речь идет об органической молекуле EHIDTBR, которая не только эффективно поглощает видимый солнечный свет, но и хорошо реагирует на донорский компонент электрона и предотвращает рекомбинацию электронов, обеспечивая долговременную устойчивость и производительность нового материала.
По словам ученых, полученный материал обладает хорошей энергоэффктивностью и стабильностью. Но этим его возможности не ограничиваются: из него можно изготавливать чернила для 3D-печати. На данном этапе у разработчиков получились слишком тонкие фотоэлементы, промышленное производство которых пока трудно наладить. Тем не менее, материал можно усовершенствовать и, по словам ученых, создать коммерческий продукт.