Металлорганический «каркас» стабилизирует свойства солнечных элементов

Национальная лаборатория Сандиа (Sandia Lab) получила 1,2 млн долл. от инициативы SunShot Initiative Министерства энергетики США на разработку технологии, которая должна значительно улучшить эффективность фотоэлектрических материалов и поможет сделать солнечное электричество способным конкурировать в ценовом отношении с другими источниками энергии.

Новая работа базируется на успехах, достигнутых Sandia Lab в разработке маталлорганических каркасных (metal-organic framework, MOF) наноматериалов. Предполагается, что получить требуемый результат позволит их сочетание с солнечными элементами на сенсибилизированных красителях (dye-sensitized solar cells, DSSC).

Изобретенные в 1980-х DSSC используют пигменты, оптимизированные для эффективного поглощения света из солнечного спектра. Полупроводник, обычно двуокись титана, осуществляет преобразование энергии оптически возбужденного красителя в электрический ток. Такое решение позволяет захватывать больше солнечной энергии, чем кремниевые солнечные элементы, за счёт применения различных или нескольких пигментов, и может базироваться на различных молекулярных системах.

Специалисты в области солнечных батарей с оптимизмом расценивают перспективы DSSC, однако эта технология не лишена проблем, которые команда Sandia Lab рассчитывает преодолеть, используя MOF.

Их идея заключается в том, что добавление тонкого слоя металлорганики поверх диоксида титана позволит нужным образом упорядочить красители. Фиксация их в кристаллической структуре MOF поможет избежать постепенного снижения эффективности DSSC, происходящего из-за слипания частиц пигмента.

Кроме того, они надеются, что уникальная пористая консистенция MOF упростит добавление второго красителя. Находящийся в порах он сможет улавливать те части спектра солнечного излучения, которые не охватываются первым пигментом. И, наконец, ученые уверены, что их подход улучшит транспорт зарядов в солнечном элементе, устранив проблемы неустойчивости тока.

Важным компонентом технологии DSSC/MOF является метод ALD (atomic layer deposition), который обеспечивает послойное формирование материала с атомарной точностью, и, в перспективе, обещает снизить себестоимость коммерческих солнечных батарей.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI