Fizičari sa Sveučilišta ITMO otkrili su novi način korištenja prozirnih materijala usolarne ćelijeuz održavanje njihove učinkovitosti. Nova tehnologija temelji se na metodama dopiranja, koje mijenjaju svojstva materijala dodavanjem nečistoća, ali bez upotrebe skupe specijalizirane opreme.

Rezultati ovog istraživanja objavljeni su u časopisu ACSApplied Materials & Interfaces („Ion-gated small molecule OPVs: Interfacial doping of charge collectors and transport layers“).

Jedan od najfascinantnijih izazova u solarnoj energiji je razvoj prozirnih tankoslojnih fotoosjetljivih materijala. Film se može primijeniti na obične prozore za generiranje energije bez utjecaja na izgled zgrade. No, razvoj solarnih ćelija koje kombiniraju visoku učinkovitost s dobrom propusnošću svjetlosti vrlo je težak.

Konvencionalne tankoslojne solarne ćelije imaju neprozirne metalne stražnje kontakte koji hvataju više svjetlosti. Prozirne solarne ćelije koriste stražnje elektrode koje propuštaju svjetlost. U tom slučaju, neki fotoni se neizbježno gube dok prolaze, što smanjuje performanse uređaja. Nadalje, proizvodnja stražnje elektrode s odgovarajućim svojstvima može biti vrlo skupa“, kaže Pavel Vorošilov, istraživač na Fakultetu fizike i inženjerstva Sveučilišta ITMO.

Problem niske učinkovitosti rješava se dopiranjem. No, osiguravanje ispravne primjene nečistoća na materijal zahtijeva složene metode i skupu opremu. Istraživači sa Sveučilišta ITMO predložili su jeftiniju tehnologiju za stvaranje „nevidljivih“ solarnih panela – onu koja koristi ionske tekućine za dopiranje materijala, što mijenja svojstva obrađenih slojeva.

„Za naše eksperimente uzeli smo solarnu ćeliju na bazi malih molekula i na nju pričvrstili nanocjevčice. Zatim smo dopirali nanocjevčice pomoću ionskih vrata. Također smo obradili transportni sloj, koji je odgovoran za to da naboj iz aktivnog sloja uspješno stigne do elektrode. To smo mogli učiniti bez vakuumske komore i radeći u ambijentalnim uvjetima. Sve što smo trebali učiniti bilo je ubaciti malo ionske tekućine i primijeniti mali napon kako bismo postigli potrebne performanse.“ dodao je Pavel Vorošilov.

Testiranjem svoje tehnologije, znanstvenici su uspjeli značajno povećati učinkovitost baterije. Istraživači vjeruju da bi se ista tehnologija mogla koristiti za poboljšanje performansi drugih vrsta solarnih ćelija. Sada planiraju eksperimentirati s različitim materijalima i poboljšati samu tehnologiju dopiranja.