Ожидается, что по мере расширения Интернета вещей нам потребуются миллионы товаров в Интернете, как в общественных местах, так и дома. Многие из них будут множеством датчиков для обнаружения и измерения влажности, концентрации частиц, температуры и других параметров. По этой причине спрос на небольшие и дешевые источники возобновляемой энергии быстро растет, чтобы снизить потребность в частой и дорогостоящей замене батарей.
Вот где появляются органические солнечные батареи.
Они не только гибки, дешевы в производстве и подходят для изготовления больших поверхностей в печатной машине, но и обладают еще одним преимуществом: светопоглощающий слой состоит из смеси донорных и акцепторных материалов, что дает значительную гибкость в настройке солнечного излучения. ячейки, оптимизированные для разных спектров – для света с разными длинами волн.
Исследователи из Пекина, Китай, под руководством Цзяньхуэй Хоу, и Линкопинга, Швеция, под руководством Фэн Гао, теперь вместе разработали новую комбинацию донорных и акцепторных материалов с тщательно определенным составом, которые будут использоваться в качестве активного слоя в органической среде. солнечная батарея. Комбинация поглощает именно те длины волн света, которые окружают нас в наших гостиных, в библиотеке и в супермаркете.
Исследователи описывают два варианта органического солнечного элемента в статье в Nature Energy, где один вариант имеет площадь 1 см2, а другой – 4 см2.
Солнечный элемент меньшего размера подвергался воздействию окружающего света с интенсивностью 1000 люкс, и исследователи обнаружили, что целых 26.1% энергии света было преобразовано в электричество. Органический солнечный элемент обеспечивал высокое напряжение выше 1 В в течение более 1000 часов при окружающем освещении, которое варьировалось от 200 до 1000 люкс.
Более крупный солнечный элемент по-прежнему сохранял энергоэффективность на уровне 23%.
«Эта работа показывает большие перспективы для широкого использования органических солнечных элементов в нашей повседневной жизни для обеспечения работы Интернета вещей», – говорит Фэн Гао, старший преподаватель отдела биомолекулярной и органической электроники в Университете Линчёпинга.
«Мы уверены, что в ближайшие годы эффективность органических солнечных элементов будет еще больше повышена для применения в условиях естественного освещения, потому что еще есть много возможностей для оптимизации материалов, используемых в этой работе», – сказал Цзяньхуэй Хоу, профессор Института химии. , Китайская академия наук, подчеркивает.
Результатом стал дальнейший прогресс в исследованиях в области органических солнечных батарей. Например, летом 2018 года ученые вместе с коллегами из ряда других университетов опубликовали правила построения эффективных органических солнечных элементов (см.
Ссылку ниже). Статья собрала 25 исследователей из семи университетов и была опубликована в журнале Nature Materials. Исследованием руководил Фэн Гао. Эти правила оказались полезными на всем пути к эффективным солнечным элементам для использования внутри помещений.
Отдельная компания
Исследовательская группа по биомолекулярной и органической электронике в Университете Линчёпинга под руководством Олле Инганаса (ныне почетный профессор) на протяжении многих лет является мировым лидером в области органических солнечных элементов.
Несколько лет назад Олле Инганас и его коллега Йонас Бергквист, который является соавтором статей в журналах Nature Materials и Nature Energy, основали и теперь являются совладельцами компании, которая занимается коммерциализацией солнечных батарей для использования внутри помещений.