ITMO universiteto fizikai atrado naują būdą panaudoti skaidrias medžiagas.saulės elementaiišlaikant jų efektyvumą. Naujoji technologija pagrįsta legiravimo metodais, kurie keičia medžiagų savybes pridedant priemaišų, tačiau nenaudojant brangios specializuotos įrangos.

Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale „ACSApplied Materials & Interfaces“ („Jonais valdomi mažų molekulių OPV: krūvio kolektorių ir transportavimo sluoksnių tarpfazinis legiravimas“).

Vienas įdomiausių iššūkių saulės energijos srityje yra skaidrių plonasluoksnių šviesai jautrių medžiagų kūrimas. Plėvelę galima klijuoti ant įprastų langų viršaus, kad būtų gaminama energija nepaveikiant pastato išvaizdos. Tačiau sukurti saulės elementus, kurie derintų didelį efektyvumą ir gerą šviesos pralaidumą, yra labai sunku.

„Įprastiniai plonasluoksniai saulės elementai turi neskaidrius metalinius galinius kontaktus, kurie sulaiko daugiau šviesos. Skaidriuose saulės elementuose naudojami šviesą praleidžiantys galiniai elektrodai. Tokiu atveju kai kurie fotonai neišvengiamai prarandami jiems praeinant, o tai pablogina įrenginio veikimą. Be to, pagaminti galinį elektrodą su atitinkamomis savybėmis gali būti labai brangu“, – sako Pavelas Vorošilovas, ITMO universiteto Fizikos ir inžinerijos mokyklos tyrėjas.

Mažo efektyvumo problema išsprendžiama naudojant legiravimą. Tačiau norint užtikrinti, kad priemaišos būtų tinkamai paskirstytos ant medžiagos, reikia sudėtingų metodų ir brangios įrangos. ITMO universiteto tyrėjai pasiūlė pigesnę technologiją „nematomoms“ saulės baterijoms sukurti – tokią, kurioje medžiaga legiruojama joniniais skysčiais, o tai keičia apdorotų sluoksnių savybes.

„Savo eksperimentams paėmėme mažos molekulės pagrindu pagamintą saulės elementą ir prie jo pritvirtinome nanovamzdelius. Tada nanovamzdelius legiravome naudodami jonų vartus. Taip pat apdorojome transportavimo sluoksnį, kuris yra atsakingas už tai, kad aktyvaus sluoksnio krūvis sėkmingai pasiektų elektrodą. Tai galėjome padaryti be vakuuminės kameros ir dirbdami aplinkos sąlygomis. Tereikėjo įlašinti šiek tiek joninio skysčio ir pritaikyti nedidelę įtampą, kad būtų pasiektas reikiamas našumas“, – pridūrė Pavelas Vorošilovas.

Testuodami savo technologiją, mokslininkai sugebėjo žymiai padidinti baterijos efektyvumą. Tyrėjai mano, kad ta pati technologija galėtų būti naudojama kitų tipų saulės elementų veikimui pagerinti. Dabar jie planuoja eksperimentuoti su skirtingomis medžiagomis ir patobulinti pačią legiravimo technologiją.