Органические солнечные батареи, способные изгибаться и растягиваться, были разработаны исследователями.
Ученые из Университета Райса, Хьюстонского общественного колледжа и Брукхейвенской национальной лаборатории создали гибкие органические фотоэлектрические пластины, предназначенные для производства постоянного тока. Исследование опубликовано в журнале Chemistry of Materials.
Органические солнечные батареи изготавливаются из углеродсодержащих материалов, таких как полимеры, которые служат для накопления солнечного света и преобразования его в электрический ток. Эти материалы отличаются своей тонкостью, легкостью, полупрозрачностью и низкой стоимостью. В отличие от коммерческих кремниевых солнечных батарей, демонстрирующих около 22% эффективности, органика достигает максимума в 15% производительности.
«Устройства становятся все более эффективными, однако не менее важны и их механические характеристики. По словам руководителя команды, доктора Рафаэля Вердуско, при растяжении или сгибании активный слой может трескаться, что приводит к поломке устройства. Для решения проблемы хрупкости одним из вариантов является поиск полимеров или других органических полупроводников, изначально обладающих достаточной гибкостью. Однако мы пошли дальше и применили материалы, разработанные за последние 20 лет, чтобы повысить их механическую прочность».
Тиоленовые реагенты на основе серы были синтезированы доктором Вердуско и его командой. Молекулы смешались с полимерами и объединились друг с другом для гибкости. Было важно соблюдать точность, так как если бы тиолена было недостаточно, кристаллические полимеры были бы ломкими, а если слишком много — материал потерял бы в производительности. Команда обнаружила, что при 20% тиолена клетки сохраняют свою производительность и становятся гибкими. Затем материал надо было растянуть.
«Чистый P3HT (активный слой на основе политиофена. — Прим. ред.) разрушается при растяжении примерно в 6%, — отмечает Вердуско. — Добавление 10% тиолена позволило увеличить предел растяжения до 14%. Приблизительно при 16% натяжения мы начинали замечать трещины по всему материалу».
Материал демонстрировал хорошую гнутость при деформации более 30%, однако это делало его непригодным для использования в солнечных батареях.
«Доктор Вердуско отметил, что анализ показал, что до 20% в фототоке практически не подвержены потерям. По его мнению, это весьма перспективный результат.