Согласно оценке ученых университета Квебека (Canada’s Université du Québec à Montréal, UQAM), Земля от Солнца за один час получает солнечной энергии больше, чем все человечество потребляет за один год.

Огромная доля солнечной энергии остается не использованной. Почему? Причина проста: имеющиеся солнечные панели обладают низкой эффективностью и слишком дороги для широкого использования. Специалисты UQAM предложили новую технологию, которая фактически позволяет решить указанные проблемы и создать эффективную дешевую солнечную панель.

Долговечные солнечные панели могли бы поставлять человечеству огромное количество энергии. Новая технология создания таких панелей разработана двумя группами ученых: одна из университета Квебека (UQAM, Канада) во главе с профессором Бенуа Марсаном (Benoît Marsan), вторая − из политехнического института Лозанны (LPI, Швейцария) во главе с профессором Михаэлем Гретцелем (Michael Grätzel)

Авторы исследования утверждают, что в перспективе новую технологию можно будет применить в построении тонких гибких солнечных ячеек на пластиковой основе.

Марсан и его канадские коллеги развили и усовершенствовали технологию, предложенную Гретцелем и сотрудниками его лаборатории ещё в 90-х годах прошлого столетия. В настоящее время команды двух стран объединили свои усилия, работая над разработкой дешевых солнечных элементов.

Исследования основаны на использовании ячеек на основе сенсибилизированных красителей. Сердцем солнечной панели являются наночастицы диоксида титана, покрытые молекулярным красителем, который поглощает солнечный свет примерно так же, как хлорофилл в листьях. Диоксид погружён в электролит, и этот «бутерброд» венчает катализатор на основе платины.

По аналогии с обычными щелочными батареями в солнечной панели Гретцеля анод (диоксид титана) и катод (платина) расположены по обе стороны от жидкого проводника. Свет проходит через полупрозрачный катод и электролит, а на аноде генерирует электроны, которые бегут к катоду по внешней цепи.

Рис. 1. Марсан (на верней фотографии) и его коллега Гретцель (на нижней фотографии)

По словам профессора Марсана, у солнечной панели Гретцеля почти все использованные материалы являются недорогими, за исключением платины, которая к тому же непрозрачна, и даже тонкое её покрытие задерживает часть лучей.

Есть и другая проблема у этой панели: применяемый электролит является химически активной средой (что сокращает срок службы устройства), имеет яркую окрашенность (это уменьшает долю света, используемого по назначению) и не позволяет генерировать напряжение больше 0,7 вольта.

От всех этих недостатков прежней схемы и сумел избавиться Марсан и его коллеги. Они создали подходящий для «сенсибилизированной» батареи электролит-гель, который неагрессивен, прозрачен и позволяет поднять напряжение ячейки. А в катоде такой батареи учёным удалось заменить платину на эффективный, простой в производстве и намного более дешёвый сульфид кобальта.

Специалисты изготовили по новой технологии и исследовали несколько опытных образцов солнечных батарей, работающих по новым принципам. КПД таких панелей составляет 6,4–6,5%, что является небольшим даже меркам панелей серийного производства. И всё же новые панели являются перспективной и высоко приоритетной разработкой, учитывая их потенциальную дешевизну при массовом выпуске. Результаты исследований рабочих групп представлены статье:

Mingkui Wang, Alina M. Anghel, Benot Marsan, Ngoc-Le Cevey Ha, Nuttapol Pootrakulchote†, Shaik. M. Zakeeruddin*† and Michael Grtzel*† CoS Supersedes Pt as Efficient Electrocatalyst for Triiodide Reduction in Dye-Sensitized Solar Cells. − J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (44), pp 15976–15977.

И в статье: Mingkui Wang, Nathalie Chamberland, Livain Breau, Jacques-E. Moser, Robin Humphry-Baker, Benoît Marsan, Shaik M. Zakeeruddin & Michael Grätzel An organic redox electrolyte to rival triiodide/iodide in dye-sensitized solar cells.

Филиппов Ж.П.