Коротко

Новости

Подробно

Фото: Виктор Коротаев / Коммерсантъ   |  купить фото

Чем покрыть оксид титана

Органические красители для солнечных батарей повышает их эффективность

от

Ученые Южно-Уральского государственного университета занимаются разработкой новых красителей для солнечных батарей. Усовершенствованная структура красителей позволит получать на 10% больше энергии, чем в нынешних батареях.


«Существующие солнечные батареи на основе органических красителей стоят значительно дешевле, но они не настолько эффективны, как солнечные батареи на основе неорганических веществ. Мы стремимся их усовершенствовать, поскольку они очень перспективны с точки зрения себестоимости и низкой экотоксичности. Другими словами, при эксплуатации они не причиняют вреда окружающей среде. Те компоненты, которые мы разрабатываем, позволят значительно повысить эффективность конвертации солнечной энергии и ее превращения в электрическую. Получение высокоэффективных солнечных батарей возможно при создании новых структур органических красителей»,— рассказывает главный научный сотрудник Лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ, доктор химических наук Мария Гришина.

Краситель солнечной батареи наносится на поверхность оксида титана, который покрывает фотоэлектрод. Он поглощает свет, и электроны, которые возникают при поглощении солнечной энергии, передаются в электрическую цепь. Ученые модифицировали структуру органических красителей для того, чтобы добиться максимально эффективной конвертации энергии. Новая структура красителей позволяет в большем объеме захватывать солнечный свет.

«Если молекулы находятся на расстоянии в электролите, то процесс передачи электрона более затруднен, и срок службы таких батарей будет коротким. Мы же разработали структуры красителей, которые максимально эффективно будут прилипать к фотоэлектроду, и за счет этого близкого контакта будет обеспечена максимально эффективная передача электрона в электрическую цель. Мы спрогнозировали структуры молекул, которые будут обладать этими свойствами»,— отмечает Мария Гришина.

Научным коллективом были использованы «строительные блоки» уже существующих красителей, которые варьировались и переставлялись местами с помощью особых расчетных методов. Другими словами, были использованы положительные свойства каждого блока, и в результате сгенерирована структура, которая будет максимально эффективна.

Программное обеспечение, разработанное учеными, позволяет производить прогнозы свойств и эффективности батарей для каждой структуры. С его помощью оцениваются все детали взаимодействий между красителем и наночастицами, покрывающими фотоэлектрод. Исследование осуществляется в сотрудничестве с Институтом органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН, полученные материалы переданы партнерам для синтеза новых красителей и изготовления на их основе новых батарей.

В настоящее время научный коллектив ЮУрГУ продолжает исследовать свойства наночастиц оксида титана. Помимо фотовольтаических свойств, обеспечивающих максимальную эффективность солнечных батарей, изучается адсорбция различных органических веществ на поверхности оксида титана. Полученные данные показывают, что наночастицы разных размеров могут иметь различные свойства. Это позволяет ученым предполагать, что эти наночастицы могут обладать разной биологической активностью и на основе оксида титана возможно создавать новые лекарства.

Виктория Матвейчук


Комментарии
Профиль пользователя