Kako proizvesti netoksične učinkovite solarne ćelije

Rui Zhang, istraživač na Odsjeku za fiziku, kemiju i biologiju sa švedskog Sveučilišta Linköping, glavni je autor članka objavljenog u časopisu Nature Energy, u kojem se opisuje izrada učinkovitih solarnih ćelija s minimalnim utjecajem na okoliš.

Jedan zeleni izvor energije u fokusu istraživača diljem svijeta su solarne ćelije. Kao nadopuna tradicionalnim silicijskim solarnim ćelijama, razvija se nekoliko različitih alternativnih varijanti, a jedna od tehnologija koja najviše obećava temelji se na elektrovodljivoj plastici, organskoj elektronici.

Prednost organskih solarnih ćelija je u tome što su relativno jeftine i jednostavne za proizvodnju. Osim toga, lagane su i fleksibilne, što znači da se mogu postaviti na prozore, u zatvorenom prostoru ili na odjeću za napajanje osobne elektronike. Organske solarne ćelije već su danas na tržištu i očekuje se da će njihov udio rasti.

Učinkovitost organskih solarnih ćelija sustiže tradicionalne solarne ćelije i one mogu pretvoriti oko 20 posto sunčevih zraka u električnu energiju. Visoka učinkovitost rezultat je višegodišnjih intenzivnih istraživanja materijala i proučavanja međudjelovanja između molekula u materijalu, tzv. morfologije.

Organske solarne ćelije proizvode se u fizičkoj smjesi koja se zatim stavlja na podlogu i otapalo u smjesi isparava. Međutim, kemijska otopina sadrži otrovne i ekološki opasne tvari.

"Da bismo realizirali masovnu proizvodnju organskih solarnih ćelija, s tiskanim tehnologijama na primjer, u velikoj mjeri, moramo pronaći metode koje ne koriste toksine. Inače, to nije dobro za okoliš ili za one koji rade u tvornicama," kaže Feng Gao.

Njegov istraživački tim sada je, zajedno s kolegama iz Kine i Sjedinjenih Država, razviti metodu za proizvodnju učinkovitih organskih solarnih ćelija s nekoliko različitih ekološki prihvatljivih otapala.

Ono što su istraživači Linköpinga napravili je mapiranje molekularne interakcije između materijala koji prenose elektrone i samog otapala korištenjem niza naprednih sinkrotronskih rendgenskih i neutronskih tehnika. Zahvaljujući tome, istraživači su tada uspjeli razviti princip dizajna koji funkcionira za mnogo različitih bezopasnih otapala. Dugoročno, nadaju se da čak i voda može djelovati kao otapalo.

Prema istraživačima, razumijevanje veze između morfologije i performansi u organskim solarnim ćelijama veliki je izazov, budući da trebaju istražiti ultrabrzo kretanje elektrona (transport naboja) od materijala koji otpušta elektrone do primajućeg materijala. Ti se procesi odvijaju unutar struktura nanomjera i na molekularnim sučeljima. Prema Feng Gaou, put prema ekološki održivim organskim solarnim ćelijama sada je otvoren.

Rad švedskih znanstvenika objavljen u časopisu Nature Energy možete pronaći na ovoj poveznici.