Ученые открыли новые возможности для создания окон, генерирующих электричество.

Группа исследователей во главе с Жаки Коул, ученым из Кембриджского университета, (Великобритания) на базе Министерства энергетики США (DOE) и Национальной лаборатории Аргон определили наноуровень молекулярной структуры электродов в солнечных батареях, которые могут монтироваться вместе с окнами.

Впервые Коул и его коллеги определили молекулярную структуру рабочих электродов солнечных элементов в полностью собранном устройстве, которое работает как окно. Находка помогает продвигать технологию интеллектуальных окон. Они помогут городам приблизиться к получению устойчивой энергии.

Эксперименты проводились на сенсибилизированных красителем солнечных прозрачных элементах, которые хорошо подходят для использования в стекле. Попытки создания технологии интеллектуальных окон ограничивались тем, что были неизвестны многие молекулярные механизмы взаимодействия между электродами и электролитом, объединяющие данные о работе устройства.

Чтобы сделать это открытие, Коул и его коллеги использовали нейтронную рефлектометрию для исследования функции и взаимодействия ингредиентов электролита с электродами солнечных элементов, чувствительных к красителю. Нейтронная рефлектометрия, аналогичная методам рентгеновской рефлектометрии, позволяет ученым измерять структуру тонких пленок с высоким разрешением. Тесты были выполнены непосредственно на оконной системе, поэтому ученые говорят о значительном открытии новых возможностей в изготовлении энергоэффективных окон.

В данном исследовании ученые вышли за рамки искусственных ограничений и смогли лучше понять, как тонкопленочный электрод, содержащий диоксид титана (соединение, встречающееся в природе и обнаруженное в краске, солнцезащитном креме и пищевых красителях), может оказывать огромное влияние на эффективность солнечных элементов.

«Мы просто нуждаемся в повышении производительности, чтобы сделать прозрачные солнечные батареи конкурентоспособными», – сказал Коул, – «поскольку соотношение цена-производительность регулирует экономику индустрии солнечных батарей. И производство солнечных элементов, чувствительных к красителям, очень дешево по сравнению с другими солнечными батареями, основанными на клеточных технологиях».

Ученые продолжают разработку методики, чтобы раскрыть как можно более полно молекулярные секреты тонкопленочных солнечных батарей и проложить путь к эффективным и практичным решениям энергетики будущего.