Průlom v konstrukci polymerních solárních článků

Levné, výkonné a přitom vyráběné za pomocí nízko-nákladových postupů. Přesně takové jsou polymerní solární články, které se teď daří vyrábět díky technické spolupráci švédských výzkumníků z Univerzity v Linköpingu a jejich kolegů z Čínské akademie věd. Podařilo se jim totiž obejít jednu dosud významnou komplikaci vývojového procesu.

„Polymerní solární články bez nestabilních fullerenů. Natiskněte si jich, kolik potřebujete.“ Zdroj: Stefan Jerrevång/Linkoping university
„Polymerní solární články bez nestabilních fullerenů. Natiskněte si jich, kolik potřebujete.“ Zdroj: Stefan Jerrevång/Linkoping university

Polymerní solární články se v posledních letech ukazovaly jako stále lákavější alternativa k poněkud drahým konvenčním článkům z křemíků. Jenže i tato cesta měla svá úskalí. Aby bylo u alternativních materiálů z polymerů dosaženo vyšší efektivity, bylo nutno zapracovávat do nich oddělené nosiče elektrického náboje, fullereny.

Fullereny jsou molekuly, tvořené atomy uhlíku uspořádanými do vrstvy z pěti- a šestiúhelníků s atomy ve vrcholech, která je prostorově svinuta do uzavřeného tvaru. Vzhledem k této struktuře jsou mimořádně odolné vůči vnějším fyzikálním vlivům.

Jejich produkce (vyrábí se pyrolýzou) je však velmi energeticky náročná, a výsledek sám se nedá považovat za úplně stabilní. Zvlášť když přijde na jejich přímé ozáření. Navíc při vyšších teplotách tvoří velké krystaly, takže jejich původní potenciál pro výstavbu kvalitního solárního článku může být snadno snížen na minimum.

A s jakou změnou tedy tým vedený Fengem Gao, Olle Inganäsem a Deping Qianem přichází? Nahradili problematické fullereny molekulami ITC, které kombinují s polymerem PBDB-T. Výsledný produkt dokáže velmi slušně pracovat s energií slunečního záření, a dosahuje účinnosti konverze 11 %.

Ano, v porovnání s křemíkovými (či perovskitovými) rekordmany se to může zdát směšně málo, ale stejného výsledku dosahují i nespolehlivé polymerní články s fullereny. „Dobrá stabilita materiálu za zvýšeného tepla je jedním ze základních prvků dobře fungujícího solárního článku,“ říká Feng Gao.

Pokud tedy překonáme rozpaky z 11 % účinnosti polymerních PBDB-T článků, v čem spočívá jejich hlavní výhoda? Můžete je snadno „tisknout“ na nejrůznější materiály a obalové fólie, a překrývat s nimi libovolné povrchy.

ScienceDaily.com
Sdílet: