Alternativa energikällor är ett medel för rationell resursbesparing. Utveckling av nanoteknik är en väg mot sådana alternativa energikällor. För några år, forskare vid South Ural State University har arbetat med att skapa solbatterier från organiska, ljuskänsligt material. Sådana batterier är giftfria och skulle ge stora fördelar i framtidens alternativa kraftteknik.

Vanligtvis, solbatterier ses som paneler av fotovoltaiska omvandlare (fotoelement). Forskare vid Nanotechnology REC och Kemiska fakulteten vid SUSU-institutet för naturvetenskap och matematik arbetar med att skapa nya material för organiska solceller.

"Under de senaste 10 åren, solceller blev den snabbast utvecklande grenen av alternativ kraftteknik. Den årliga vinsten av installerad solcellskapacitet under perioden 2000 till och med 2013 uppgick till 40 procent. Till exempel, Tyskland är inte det soligaste landet, men den har den största solcellskapaciteten. Och idag, solcellsteknik förser 17 miljoner människor med el, " konstaterar forskare vid Nanotechnology REC, Oleg Bolshakov.

På grund av innovationer från forskare från hela världen, priserna på solbatterier sjunker snabbt. Därför, förnybara energikällor ersätter snabbt traditionella energibärare. I solcellssystem, omvandling av solenergi till elektrisk energi utförs i fotovoltaiska omvandlare (PV-omvandlare). Beroende på material, struktur och produktionsmetod, tre generationer av PV-omvandlare brukar särskiljas:"Fotovoltaiska element av den första generationen anses vara mogen teknik som dominerar marknaden. De representeras av två typer:mono- och polykristallint kisel. Den andra generationen, den så kallade tunnfilmen (generationen), placerar en lägre position på marknaden, även om det uppvisar högre kapacitetsvinst, " förklarar Oleg Bolshakov.

Den tredje generationen erbjuder ett oerhört större utbud av tekniska lösningar baserade på nya material, instrumentering och koncept för ljusomvandling till elektricitet. Sådan variation innebär en bredare dynamik av tekniska mätningar inom solceller, vilket är den främsta konkurrensfördelen. Tredje generationens solbatterier kommer sannolikt att inleda banbrytande teknologier.

Kalkogenider för felfria solbatterier

Tredje generationens PV-omvandlare kommer att ytterligare minska kostnaderna för PV-omvandlare, samtidigt som man undviker användningen av dyra och giftiga material till förmån för billiga och återvinningsbara polymerer och elektrolyter.

"En av de viktigaste fördelarna med tredje generationens batterier är deras snabba återvinning jämfört med den första och andra generationen, " säger Oleg Igorevich. "Till exempel, enligt Energi- och miljövetenskap tidning, återvinningsperioden för PV-omvandlare av tredje generationen tar månader, Konsumenternas kostnadstäckning för de första två generationerna tar år. Men problemet är att de befintliga proverna av tredje generationens solceller är de minst effektiva. Vi planerar att tillräckligt förändra den nuvarande situationen på marknaden och föra organiska solceller till den främsta effektivitetsraden samtidigt som vi behåller deras fördelar – flexibilitet och låg kostnad."

Forskare vid South Ural State University planerar att nå den ökade effektiviteten hos PV-omvandlare genom en unik metod för att introducera kalkogenider av högre ordning (svavel, selen), vilket avsevärt kommer att minska bredden på det uteslutna området (ju smalare det uteslutna området är, desto högre är möjligheten för PV-omvandlare att generera energi under påverkan av synligt ljus).

Teamet från Nanotechnology REC har många års erfarenhet inom området för omvandling av heterocykler av kalkogen-kväve. Dessutom, forskare avser att förbättra ledningsförmågan genom modifiering av molekylär organisation med hjälp av metoder för organisk syntes.
"Fotokatalytiska processer är varumärkesidentiteten för Nanotechnology REC. Mycket erfarenhet har samlats på området fotokatalys. Genom att använda den unika metoden för att syntetisera fotokatalysatorer gjorda av titanperoxokomplex, material som massivt överstiger kommersiella analoger genom sin effektivitet erhölls. Därför, vi planerar att öka effektiviteten från 12 till 20 procent. Detta är verkligen ett genombrott inom alternativ kraftteknik, och vi har allt som behövs för att uppnå ett sådant mål, " säger Aleksey Galushko.