ITMO-yliopiston fyysikot ovat löytäneet uuden tavan käyttää läpinäkyviä materiaalejaaurinkokennotsäilyttäen samalla niiden tehokkuuden. Uusi teknologia perustuu dopingmenetelmiin, jotka muuttavat materiaalien ominaisuuksia lisäämällä epäpuhtauksia ilman kalliiden erikoislaitteiden käyttöä.

Tämän tutkimuksen tulokset on julkaistu ACSApplied Materials & Interfaces -lehdessä (”Ioni-porttiset pienmolekyyliset OPV:t: Varauksenkeräinten ja kuljetuskerrosten rajapintadoping”).

Yksi kiehtovimmista aurinkoenergian haasteista on läpinäkyvien, ohutkalvoisten, valoherkkien materiaalien kehittäminen. Kalvoa voidaan levittää tavallisten ikkunoiden päälle energian tuottamiseksi vaikuttamatta rakennuksen ulkonäköön. Mutta aurinkokennojen kehittäminen, jotka yhdistävät korkean hyötysuhteen hyvään valonläpäisykykyyn, on erittäin vaikeaa.

"Perinteisissä ohutkalvoaurinkokennoissa on läpinäkymättömät metalliset takakontaktit, jotka keräävät enemmän valoa. Läpinäkyvissä aurinkokennoissa käytetään valoa läpäiseviä takaelektrodeja. Tässä tapauksessa osa fotoneista väistämättä häviää kulkiessaan läpi, mikä heikentää laitteen suorituskykyä. Lisäksi sopivien ominaisuuksien omaavan takaelektrodin valmistaminen voi olla erittäin kallista", sanoo Pavel Voroshilov, tutkija ITMO-yliopiston fysiikan ja tekniikan tiedekunnasta.

Alhaisen hyötysuhteen ongelma ratkaistaan ​​dopingin avulla. Mutta sen varmistaminen, että epäpuhtaudet levitetään oikein materiaaliin, vaatii monimutkaisia ​​menetelmiä ja kalliita laitteita. ITMO-yliopiston tutkijat ovat ehdottaneet halvempaa teknologiaa "näkymättömien" aurinkopaneelien luomiseksi – sellaista, jossa materiaaliin seostetaan ionisia nesteitä, mikä muuttaa käsiteltyjen kerrosten ominaisuuksia.

”Kokeitamme varten otimme pienimolekyylipohjaisen aurinkokennon ja kiinnitimme siihen nanoputkia. Seuraavaksi seostimme nanoputket ioniportin avulla. Käsittelimme myös kuljetuskerroksen, joka vastaa siitä, että aktiivisen kerroksen varaus saavuttaa elektrodin. Pystyimme tekemään tämän ilman tyhjiökammiota ja työskentelemällä ympäristön olosuhteissa. Meidän tarvitsi vain pudottaa hieman ionista nestettä ja kohdistaa pieni jännite tarvittavan suorituskyvyn aikaansaamiseksi”, lisäsi Pavel Vorošilov.

Teknologiaansa testatessaan tiedemiehet pystyivät parantamaan akun hyötysuhdetta merkittävästi. Tutkijat uskovat, että samaa teknologiaa voitaisiin käyttää muuntyyppisten aurinkokennojen suorituskyvyn parantamiseen. Nyt he aikovat kokeilla erilaisia ​​materiaaleja ja parantaa itse dopingteknologiaa.