Фізики з Університету ІТМО відкрили новий спосіб використання прозорих матеріалів усонячні елементипри цьому зберігаючи їхню ефективність. Нова технологія базується на методах легування, які змінюють властивості матеріалів шляхом додавання домішок, але без використання дорогого спеціалізованого обладнання.

Результати цього дослідження були опубліковані в ACSApplied Materials & Interfaces («Іонно-залежні маломолекульні фотоелектронні фотоелектрони: міжфазне легування колекторів заряду та транспортних шарів»).

Одним із найцікавіших завдань у сонячній енергетиці є розробка прозорих тонкоплівкових світлочутливих матеріалів. Плівку можна наносити поверх звичайних вікон для вироблення енергії, не впливаючи на зовнішній вигляд будівлі. Але розробка сонячних елементів, які поєднують високу ефективність з хорошою світлопроникністю, є дуже складною.

Звичайні тонкоплівкові сонячні елементи мають непрозорі металеві задні контакти, які захоплюють більше світла. Прозорі сонячні елементи використовують світлопропускаючі задні електроди. У цьому випадку деякі фотони неминуче втрачаються під час проходження, що погіршує продуктивність пристрою. Крім того, виробництво заднього електрода з відповідними властивостями може бути дуже дорогим», – каже Павло Ворошилов, науковий співробітник Фізико-інженерної школи Університету ИТМО.

Проблему низької ефективності вирішують за допомогою легування. Але забезпечення правильного нанесення домішок на матеріал вимагає складних методів та дорогого обладнання. Дослідники Університету ИТМО запропонували дешевшу технологію створення «невидимих» сонячних панелей – таку, що використовує іонні рідини для легування матеріалу, що змінює властивості оброблених шарів.

«Для наших експериментів ми взяли сонячний елемент на основі малих молекул і прикріпили до нього нанотрубки. Далі ми легували нанотрубки за допомогою іонного затвора. Ми також обробили транспортний шар, який відповідає за те, щоб заряд з активного шару успішно досягав електрода. Ми змогли зробити це без вакуумної камери та працюючи в умовах навколишнього середовища. Все, що нам потрібно було зробити, це капнути трохи іонної рідини та подати невелику напругу, щоб досягти необхідної продуктивності», – додав Павло Ворошилов.

Під час тестування своєї технології вчені змогли значно підвищити ефективність батареї. Дослідники вважають, що ту саму технологію можна використовувати для покращення продуктивності інших типів сонячних елементів. Тепер вони планують експериментувати з різними матеріалами та вдосконалювати саму технологію легування.