Исследователи из Великобритании разработали новую молекулярную систему, которая может использоваться в качестве основы для аккумуляторов, которые будут перезаряжаться не от электрической сети, а под действием света.

В новой молекуле под действием света генерируется электрический заряд, который может быть храниться длительное время, пока в нем не возникнет необходимость. В обычной фотогальванической ячейке образовавшийся в результате воздействия света свет должен использоваться незамедлительно, или же происходит его быстрая спонтанная нейтрализация.

Рис. 1. В прототипе фотоаккумулятора исследователи использовали молекулу дендримера с катионным ядром на основе цианиновых пигментов, заряд которого компенсируется зарядом йодид-анионов (обозначены розовым; рисунок из Adv. Mater., 2010, DOI: 10.1002/adma.200904464).

Исследователи из группы Айфора Самуэля (Ifor Samuel) из Университета Святого Андрея синтезировали древоподобный органический полупроводящий дендример с катионным ядром на основе цианиновых пигментов; заряд этого ядра компенсируется зарядом йодид-анионов. Полученную систему в виде тонкого слоя размещали между двумя электрическими контактами.

При облучении светом цианиновая основа поглощает его, переходя в возбужденное состояние – экситон, которое первоначально не имеет электрического заряда. Разделение зарядов происходит при переносе электронов с катионной системы на анион. Исследователи предполагают, что хранение заряда возможно благодаря тому, что в заряженном состоянии цианиновая система образует стабильный конформационный изомер. При подключении к контактам электрической схемы цепь замыкается, заряд движется к контактам и дендримерная система разряжается.

Самуэль отмечает, что при испытаниях было проведено десять циклов зарядка (светом)-разрядка, после десятого цикла производительность нового аккумулятора практически не уменьшалась, исследователи надеются, что, работая в составе не прототипных, а серийных аккумуляторов, дендримерная система сможет выдержать большее количество циклов.

Самуэль подчеркивает, что хотя новая система может запасать лишь незначительный заряд, результаты работы его исследовательской группы стоит пока расценивать как демонстрацию возможности нового принципа, добавляя, что много современных технологий начинали с «малого шага», однако при дальнейшем исследовании были модернизированы в значительной степени.

Исследователь из Университета Святого Андрея заявляет, что аккумуляторы, перезаряжающиеся под действием света будут весьма полезны – несмотря на «дармовую» энергию Солнца она не всегда доступна – например, ночью. Имеется реальная необходимость запасать конвертированную в электрическую энергию света, и прототип нового устройства справляется сразу с обеими задачами – и преобразованием энергии света в электрическую и хранением полученной энергии. Такой подход, реализованный по принципу «два в одном» позволит создать боле компактные системы питания, которые проще будет интегрировать с электронными устройствами и гаджетами.

Хироюки Нисиде (Hiroyuki Nishide), специалист по материалам для электроники из Университета Васеда (Япония) разделяет мнение Самуэля, пордчеркивая, хотя плотность энергии и плотность заряда нового устройства можно увеличить, новая концепция аккумулятора задает направление исследования органических материалов для электроники.

По материалам