Sonnenkollektoren erzeugen saubere Energie, aber die Produktion der Batterien selbst ist alles andere als umweltfreundlich. Der Übergang zur Herstellung von Fototafeln aus organischen Materialien kann dabei helfen, wurde aber bisher durch eine Reihe technologischer Probleme behindert. Gemeinsam haben Wissenschaftler aus Schweden und China eine Möglichkeit gefunden, die Produktion von Solarzellen aus „organischem“ Material „grün“ zu machen, was auf einen Durchbruch in der Branche hoffen lässt.
In einem in Nature Energy veröffentlichten Artikel sprachen die Forscher über Lösungsansätze für das Problem der umweltfreundlichen Herstellung von Solarzellen aus organischen Materialien. Das Hauptproblem war die Verwendung giftiger organischer Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt. Sie waren nicht nur umweltschädlich, sondern führten durch ihren niedrigen Siedepunkt zu einer übermäßigen Verdunstung der Lösung, was einer wirtschaftlichen Produktion ein Ende setzte.
Wissenschaftler der Linkoping University in Schweden und der Suzhou University in China konnten molekulare Verbindungen auswählen, die bestimmte Moleküle in ungiftigen organischen Lösungsmitteln spendeten. Das Donor-Akzeptor-System löste zwei Probleme: Es ermöglichte die Verwendung sicherer Lösungsmittel im Prozess und erhöhte den Siedepunkt der Lösungsmittel. Gleichzeitig lag der Wirkungsgrad der resultierenden Solarzelle bei 17% - das ist fast auf dem Wirkungsgrad der besten Laborproben von Fotozellen aus "schädlichen" Lösungsmitteln, bei denen der Wirkungsgrad bei 18% liegt.
Bisher war die Effizienz von Photovoltaikzellen, die mit sicheren organischen Lösungsmitteln hergestellt wurden, viel geringer, ebenso wie die Stabilität von "grünen" Fotopanels unter Betriebsbedingungen in der äußeren Umgebung litt (Zersetzung trat innerhalb von 10 Jahren auf). Die neue Verfahrenstechnik verspricht, die Beständigkeit umweltfreundlicher Fotopanels gegenüber Witterung und direkter Sonneneinstrahlung zu erhöhen und ebnet den Weg für die Großserienfertigung.
Fügen wir hinzu, dass die vorgeschlagenen molekularen Verbindungen es auch ermöglicht haben, die effektive Fläche einzelner Fotozellen zu erhöhen. Mit anderen Worten, sie haben es möglich gemacht, sie in der Fläche zu vergrößern, ohne an Effizienz zu verlieren. Dadurch werden auch die Kosten für organische Solarmodule gesenkt, indem die Anzahl der Elemente in den Modulen reduziert wird.
2021-12-03 11:34:42
Autor: Vitalii Babkin