O tym, jak różnorodne potrafią być ogniwa fotowoltaiczne, zdążyliśmy się już dawno temu przekonać. Na łamach serwisu zrelacjonowaliśmy co najmniej kilkadziesiąt (choć pewnie już setki) różnych odkryć z tej dziedziny. Dzięki nim wiemy, że krzemowa technologia w porównaniu z wieloma innymi zdaje się już być przestarzałą i wymagającą zastąpienia przez lepsze rozwiązania. Takim mogą być organiczne ogniwa słoneczne (OSC), które, jak sama nazwa mówi, są zbudowane ze związków organicznych.
Czytaj też: To ogniwo słoneczne jest całe czarne i rekordowo wydajne. Domyślamy się, gdzie powstało?
OSC są nazywane także plastikowymi ogniwami, ponieważ w większości przypadku tworzy się je z podobnych polimerów, co wiele opakowań z tworzyw sztucznych. Zasadniczym atutem organicznych ogniw jest ich elastyczność i możliwość dowolnego kreowania ich kształtu. Ponadto produkcja modułów może być prowadzona metodą druku 3D, co znacznie obniża koszty.
Gdyby te urządzenia były tak idealne, to już od dawna stosowane byłyby w praktyce. Niestety tak nie jest, a to głównie z uwagi na ich niską sprawność konwersji energii, która często nie przekracza nawet 10 proc. Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) twierdzą, że wcale OSC nie muszą być takie słabe.
Organiczne ogniwa słoneczne mogą być wydajniejsze, dzięki specjalnym barwnikom
Na łamach Nature Communications podzielili oni się wynikami badań nad stosowaniem specjalnych barwników organicznych, które wchodząc w skład ogniw słonecznych, tworzą swoiste „autostrady” dla ekscytonów. Jest to bardzo ważne, aby wspomniane cząstki przemieszczały się przez poszczególne warstwy ogniwa o wiele szybciej, ponieważ ma to istotny wpływ dla wydajności urządzenia.
Czytaj też: Obok Polski biją rekord świata, a my tylko na to patrzymy. To ogniwo słoneczne jest potężne
Badacze wykorzystali w swoich badaniach merycyjaninę o strukturze chinoidowej. Następnie obserwowali przepływające przez barwnik ekscytony za pomocą spektroskopii strat energii elektronów (EELS). Jak podaje jeden z uczonych, Frank Ortmann: „Wartość 1,33 elektronowolta osiągnięta w naszym projekcie znacznie przekracza wartości występujące w innych organicznych ogniwach półprzewodnikowych”.
Zdaniem autorów badań, ich odkrycie dotyczące przyspieszenia transportu ekscytonów utoruje drogę do bardziej wydajnych organicznych ogniw słonecznych, jak również organicznych diod elektroluminescencyjnych.