Ученые создали сверхэффективные прозрачные солнечные батареи

Американские ученые разработали новые прозрачные солнечные батареи. Они могут поглощать около 8% энергии солнечного света, и примерно половину пропускать через себя. Результаты их работы опубликовал научный журнал Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Окна — идеальное место для органических солнечных батарей, ведь такие аккумуляторы, в отличие от кремниевых, сочетают высокий КПД и прозрачность», — рассказал один из разработчиков, профессор Мичиганского университета (США) Стивен Форрест.

За последние годы физики, химики и инженеры начали работать над различными покрытиями для окон зданий, благодаря которым стекло может избирательно поглощать тепло или свет и преобразовать их в другие типы энергии. Подобные покрытия превращают окна в генераторы электричества или же помогают зданиям избегать перегрева летом и потерь тепла зимой.

Как правило, их изготавливают из органических веществ, которые могут поглощать разные формы электромагнитного излучения, но при этом остаются по большей части прозрачными для глаза человека. Главный их недостаток заключается в низком КПД — в этом отношении они в несколько раз уступают непрозрачным кремниевым солнечным батареям.

Форрест и его коллеги решили эту проблему. Ученые синтезировали несколько новых органических молекул, которые могут взаимодействовать с частицами света в инфракрасной и красной части спектра, но при этом пропускают через себя практически все фотоны, которые может видеть глаз человека.

Ученые отмечают, что эти вещества синтезировать гораздо проще, чем уже существующие светопоглощающие органические материалы. При этом они примерно в 1,5–2 раза превосходят их по эффективности, поглощая от 3,5 до 5% энергии проходящего через них света и преобразуя около 8% ее в электричество.

По словам Форреста и его коллег, по этому показателю их разработка опережает все существующие прозрачные солнечные батареи. При этом, как отмечают исследователи, КПД работы их изобретения можно сделать еще выше, если использовать в качестве одного из компонентов батарей электроды из серебра, а не из окиси индия и олова. Однако в таком случае окно станет слегка зеленоватым.

В ближайшее время химики планируют создать еще более совершенные электроды и органические вещества, поглощающие свет. Они сделают прозрачные солнечные батареи более эффективными. Вдобавок исследователи хотят изготовить несколько экспериментальных прототипов батарей из уже созданных материалов, чтобы оценить рентабельность их массового производства и использования.