Солнечная батарея на органических полимерах поставила рекорд

Тандемная ячейка состоит из двух полимерных слоёв, генерирующих заряды. Они разделены прослойкой и обрамлены электродами (иллюстрация UCLA).

При массовом выпуске фотоэлектрические преобразователи на базе органики должны оказаться в несколько раз дешевле кремниевых. Этим и вызвана новая и, бесспорно, успешная попытка физиков нарастить КПД подобных ячеек до конкурентоспособного уровня.

Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) создали тандемную полимерную солнечную батарею (СБ), отдельные слои которой усваивают разные области спектра (такой приём исследователи ранее уже применяли ).

Рекордный результат калифорнийцев был сертифицирован Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL). На рисунке – характеристика опытной ячейки. По вертикали – ток в миллиамперах, по горизонтали – напряжение в вольтах (иллюстрация NREL, UCLA).

Как передаёт PhysOrg.com, экспериментальная ячейка показала КПД в 10,6%.

Это наилучший результат для СБ на основе проводящих органических полимеров (подразумевается не полимерная подложка, а собственно активный слой, захватывающий и преобразующий свет).

В построении таких батарей важным моментом является удачное совмещение различных веществ, которые не мешали бы друг другу в работе.

Чтобы добиться искомой совместимости, авторы тандемной батареи разработали сопряжённые полимеры с низкой запрещённой зоной.

В 2011 году однослойная ячейка от UCLA, построенная как раз на базе такого полимера, продемонстрировала КПД в 6%, а тандемная – в 8,62%. (О том достижении учёные рассказали в новой статье в Nature Photonics.)

Однако на этом проект не закончился. Дабы продлить диапазон преобразуемого света в инфракрасную область, специалисты добавили к своим многослойным батареям полимер, созданный японской компанией Sumitomo Chemical. Именно с ним КПД тандемной органической СБ превысил десять процентов.

По информации школы инжиниринга Калифорнийского университета, рекордная солнечная батарея состоит из передней ячейки, созданной из материала с большой запрещённой зоной, и задней ячейки, у которой запрещённая зона узкая.

Изобретатели отмечают, что процесс создания такого преобразователя – дешёвый, ингредиенты – тоже недороги, а технология совместима с сегодняшним выпуском тонкоплёночных СБ.

К тому же в перспективе КПД таких панелей можно будет поднять до 15%, уверены исследователи. И потому, мол, в следующие несколько лет батареи на органических полимерах должны стать коммерчески жизнеспособными.



Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла бактерии

6 февраля 2012

Учёные создали краску — солнечную батарею

23 декабря 2011

Учёные выявили преимущество 3D-фотовольтаики

19 декабря 2011

Квантовая эффективность солнечной батареи впервые превысила 100%

16 декабря 2011

Швейцарцы создали рекордные солнечные ячейки на красителях

14 ноября 2011
  • Александр Стрелец  14 февраля, 17:15
    Интересно, на сколько долговечными окажутся подобные батареи.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Федотов  15 февраля, 00:24
    Думаю не очень ... органика не кремний быстро деградирует.
    5-10 лет максимум.
    ОтветитьНравится
  • Максим Подболячный  14 февраля, 17:30
    Щас опять начнется СБ-срач. И следом за ним подтянется ааку-срач и ЭМ-срач. :((( Все, как и 20 лет назад в Б. ;)
    ОтветитьНравится
  • Максим Подболячный  15 февраля, 19:10
    Забавно... Прогноз не сбылся... Что, без меня срача не будет? ;)))
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  14 февраля, 17:34
    У меня вызывает интерес точка на графике с U=0В и I=1.01 мА. Ведь это не динамический процесс, в отличии от переменного тока, где такое возможно, а статический. Как, интересно, интерпретировать сей момент? За счёт чего идёт процесс движения носителей заряда?
    А так новость интересная, и такие панели и при 10% были бы «коммерчески жизнеспособными».
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  14 февраля, 18:44
    -- Очень даже интересно, молодцы. Эти странные результаты (отрицательные токи и потенциалы) получаются по двум причинам:
    1 — потому что на самом деле полимеры не простые полупровдники, они, под дествием, потенциала меняют свои свойства ,
    2- релаксация носителей (электронов) в них замедлена сильными «побочными» взаимодействиями, которые тоже вносят свою лепту в изменение — вплоть до квазистационарных состояний. (псевдохимических переходов)...
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  15 февраля, 22:42
    Да странность не в отрицательных значениях токов и напряжений (это всего лишь смена полярности, т. е. направления движения носителей), а именно в нулевом напряжении и присутствии тока.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  15 февраля, 22:49
    -- О как ..., и как это подлучается ? можете объяснить ? смена направления, ведь фотоэлемент по идее? можете предложить модель?.. нельзя так, походя.. ни одного слова даже для модели ..и фсё просто .. вы не из университета ?...
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  15 февраля, 23:09
    Как это получается трудно сказать, мы ведь не знаем методики снятия этой вольт-амперной характеристики, скорее всего это зависимость от освещённости, по идее естественным солнечным светом. И я говорю не о физических (или химических) принципах смены полярности, а о том как трактовать отрицательность тока и напряжения. Или есть ещё какой то вариант трактовки кроме смены полярности?
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  16 февраля, 00:37
    Если вращать металлический диск и резко остановить будет только ток или и ток и напряжение?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  16 февраля, 12:06
    -- Нет А.Макаров, методика снятия В-а Характеристики фотоэл-та всегда одна: Освещённый стандартным солнчным спектром (обычно 800 или по отдельной ремарке 1000 вт/м2) фотоэлемент — нагружают разной нагрузкой, получая эту характеристику — от практически короткозамкнутого элемента с максимальным током, до практически разомкнутой цепи с максимальным потенциалом .. тут нам студенты с толстыми диссертациями не помогут.. свои мозги иметь нада ..
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  16 февраля, 20:16
    Будет и то и другое, но тут динамика, а в статье речь о статических процессах.
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  16 февраля, 20:18
    Ну и где в этой методике место для 0 В и тока в 1 мА.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  16 февраля, 21:21
    -- Вы меня читаете ? какая динамика ? это постоянные процессы в установившихся режимах, нет в таких измерениях динамики.. ещё одна попытка..
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  16 февраля, 21:25
    -- Это не методика-это эффект-явление и простое..
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 14:24
    Это артефакты данного форума, я отвечал не Вам, а Джанболатову.
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 14:27
    Вот и я про эффект, так как Вы в этом простом явлении интерпретируете наличие тока без напряжения?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 14:30
    -- подсказка: это явление в сложной цепи — и там есть источники тока и движущие потенциалы, в данном месте — это просто ток.
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 15:08
    Очередной пиздеж от мсье Асташкина. Аташкин, харэ пиздеть,
    ВАХ диода не снимают нагружая его резистором :-)))
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 15:10
    Очередной пример, т.н. пиздежа
    На графике приведена ВАХ прямосмещенного диода, может немного запутать то, что она
    перевернута по отношению к классической книжной. Нет света — кривая смещается вниз, и превращается в хорошо знакомую
    ветвь ВАХ для диода. Такую зависимость не снять в принципе при пассивном измерении.
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 16:30
    А за счёт чего у фотоэлемента (диода) прямое смещение появляется, за счёт освещённости?
    И всё-таки по смыслу статьи это нагрузочная кривая источника тока.
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  17 февраля, 16:35
    «Будет и то и другое, но тут динамика, а в статье речь о статических процессах.»

    _А без самоиндукции?

    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  17 февраля, 16:38
    «Будет и то и другое, но тут динамика, а в статье речь о статических процессах.»

    _Напряжение бывает при разности потенциалов, ЭДС, а если движение будет за счет инерции электронов (самоиндукцией и взаимоотталкиванием электронов можно пренебречь)?

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 16:50
    -- на « Alexey Shvarev 17 февраля, 15:10
    Очередной пример»

    -- можно попросить вас рассказать тут народу, как снималась эта характеристика плииз, покажитье всем насколько различаются сути ?? И раз и навсегда поставите на мне крест ? это же так просто ? Или как всегда сантехник только материться будет ?? Лишнего с уира приняли ?

    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 16:52
    Прямое смещение за счет подключения к измерителю ВАХ, конечно :-)))
    скажем от Кейтли Инструментс. Ячейка освещается неким стандартным источником света
    1. по оси Х — параметр который вы меняете, в данном случае напряжение
    2. по оси Y — то что получаете с прибора
    У меня так студни лабу делали
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 16:55
    -- Александр он идиот.. Дело в том ,что там сложная система (как я говорил) ,состоящая из источников тока и других компонентов. Мы к этому должны были прийти, но этот неуч только задним числом умный ,только когда уже всё расскажут и покажут.. тогда он орёт благим матом. Послушаем что он ответит.. До сих пор от него только маты были ..
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 17:04
    ВАХ снимается так: хуй кладется на верстак, пардон, это из другой оперы...
    Асташкин, расслабьте сфинктер, на вас крест не поставишь, ибо ваш пиздеж
    за гранью логики. Если бы вы сняли в жизни хоть одну ВАХ, то знали бы, что
    к объекту измерения подключают не резистор, а источник напряжения.
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 17:09
    В оригинале статьи на этом графике есть абреввиатура NREL — лаборатории, по методике которой всё мерялось, но на их сайте с пол пинка я такого не нашел.

    Алексею, а какой смысл в подключении внешнего смещения, будет доступна дополнительная информация?
    Ток КЗ и напряжение ХХ и так будут видны.

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 17:11
    -- Сам термин прямосмещённого диода вызывает саркастическую улыбку.. Так как Шварёв ? что зажал тему диссертации ?? я хотел показать там вас во всём блеске ваших пустых знаний .. у вас там наверно только один диод и тот в почках ..
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 17:13
    Подумайте и предложите эксперимент в котором на выходе будет
    зависимость напряжение-ток при постоянном освещении. :-)
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 17:14
    Галоперидол?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 17:29
    -- Фсё ясно вас к практологу .. скажите уж честно: у вас образование школа рабочей молодёжи ? Я честно не буду вас обижать, люди из ничего к знаниям рвуться, это хорошо. Только матом не надо, от этого убедительности не добавися, только становится явным, что вы за ними скрываете умственное бессилие .. Значит вы озвучили свою версию снятия ВА фарактеристики фотоэлемента..
    вот для пассивных элементов : ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%82-%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0

    вот для активных типа батарей аккумуляторов,фотоэлементов,термоэдс .. и т.п. :
    www.led-opt.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=57:led-opt-&catid=30:product&Itemid=62

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 17:36
    -- или ещё :
    www.solarhome.ru/ru/basics/pv/techsolarpanels.htm

    их много и про них не знают только школьники, которые прогуливают уроки.. по пути к Морозову...

    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 17:52
    «Эти странные результаты (отрицательные токи и потенциалы) получаются»
    ваш пиздеж?
    Асташкин, для вас как для совсем тупого объясняю:
    на графике зависимость снятая измерителем ВАХ. На ней отмечены три точки:
    слева — ток КЗ
    правее — точка соответствующая максимальной мощности солнечной батарейки
    самая правая — напряжение при отсутствии тока (нагрузки нет, высокоомный вольтметр)
    Все что правее последней точки в принципе нельзя получить имея пассивную нагрузку.
    Там справа измеритель ВАХ прикладывает напряжение
    выше напряжения разомкнутой цепи для данного солнечного элемента, поэтому ток и начинает течь
    в обратном направлении.
    Харэ пиздеть, вы мне реально надоели...
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 18:28
    -- А материться то зачем ? не понимаете ? чтож страшного в этом ? Приборы ВАХ только для пассивных элементов (типа триодов, диодов и т.п. и они всегда собираются (!! если вы посмотрите характеристики транзисторов , диодов, аналоговых чипов — там часто приводят схемы измерения, там я никогда не видел приборов ВАХ) ) , Для активных есть электрохимические приборы, специальные, их электрохимики для себя придумали .. ВА — Вольт-Амперная характеристика .. и ничего более.. Всё остальное от бесов в голове, за которые на экзаменах 2 ставят.. Но мы вас выучим ..если ругаться перестанете.. тут лоловина народа — школьники, садитесь где удобнеее..
    Вы послушайте как мы с Макаровым это дело разберём, может просветлеет в голове .. нет — вопросы зададите ?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 18:33
    -- на «Alexey Shvarev 17 февраля, 16:52
    Прямое смещение»

    -- Это у вас белая горячка была .. не уберегли вас ..

    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 19:12
    "Приборы ВАХ только для пассивных элементов "
    Асташкин, я ж не виноват, что вас учили в деревенском туалете.
    Кстати в каком?
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  19 февраля, 04:51
    -- Фсё Алексей пашёл отсюдова, утомил.. иди учи арихметику...
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 17:33
    -- Что я хотел сказать местным ребятам, никогда не верьте дипломам, дайте им задачку из школы .. или просто на сообразительность и увидите, как они сами себя за одно место зажмут в тиски ..
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 18:02
    -- Сермяжная? -- задумчиво повторил Бендер. — Она же посконная, домотканая и кондовая? Так, так. В общем, скажите, из какого класса гимназии вас вытурили за неуспешность? Из шестого?

    -- Из пятого, -- ответил Лоханкин.

    -- Золотой класс. Значит, до физики Краевича вы не дошли?

    И с тех пор вели исключительно интеллектуальный образ жизни?

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 18:31
    -- Читаю вас и начинаю понимать что происходит с нашими студентами.. они становятся Шварёвыми.. и всё .. потом мне приятели жалуются .. нет нормальных всё придурки какие-то .. Берём в диссертанты отхожий материал.. а что делать ?? Где они нормальные ?.. В бизнес ушли ..
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 17:33
    Джанболатову
    _Напряжение бывает при разности потенциалов, ЭДС, а если движение будет за счет инерции электронов (самоиндукцией и взаимоотталкиванием электронов можно пренебречь)?

    При больших оборотах (а речь, по видимому, о них) происходят более сложные процессы, в частности радиальная сепарация электронов, вот Вам и разность потенциалов.

    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  17 февраля, 18:34
    -- Александр, продолжим разбор полётов ?
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  17 февраля, 19:18
    «При больших оборотах (а речь, по видимому, о них) происходят более сложные процессы, в частности радиальная сепарация электронов, вот Вам и разность потенциалов.»

    _Есть такое дело. И даже один доктор технических наук получил патент на такой генератор, вроде бы. Говорит индукция у края диска очень высокая. Даже если изготовить очень тонкое кольцо и вращать его, то, при остановке, роль напряжения будет играть инерция. То есть напряжения, разности потенциалов в обычном виде в обычном виде не будет. Электронам некуда будет смещаться, разве что если они не покинут объем кристалла и будут в виде облака, разность потенциалов будет между облаком и кристаллом, но, наверно, слабый, и им можно пренебречь.

    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 20:10
    Сергею, так вот, не зная методики NREL — лаборатории, а считая это нагрузочной характеристикой, как объясняется смена полярности после точки КЗ?
    ОтветитьНравится
  • Александр Макаров  17 февраля, 20:14
    Шамилю, а почему не быть разности потенциалов внутри одного проводника, центробежная сила препятствует возникновению радиального тока.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  19 февраля, 06:09
    -- Обращет на себя внимание, что потенциал у них маленький ,хотя система вроде даже трёхслойная, тут вообще неясно что они измеряли , может даже элемент внутри батареи.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Асташкин  19 февраля, 06:13
    -- неясно где КЗ — это точка с обращением тока. При КЗ ,в любом случае ток будет величина связанная только со свойствами этой распределённой системы с несколькими источниками тока.
    ОтветитьНравится
  •   19 февраля, 11:17
    у них завязался Очень Умный Разговор. Пятачок говорил: „Понимаешь, Пух, что я хочу сказать?“ А Пух говорил: „Я и сам так, Пятачок, думаю“. Пятачок говорил: „Но с другой стороны, Пух, мы не должны забывать“. А Пух отвечал: „Совершенно верно, Пятачок. Не понимаю, как я мог упустить это из виду“...
    ОтветитьНравится
  •   17 февраля, 21:34
    Асташкин, ау! Вам осталось объяснить сущую мелочь:
    При возрастании напряжения выше полутора вольт
    солнечная батарейка начала потреблять
    ток. Вероятно из нагрузочного резистора, больше неоткуда. :-))))))

    Ваш пиздеж:

    «Эти странные результаты (отрицательные токи и потенциалы) получаются по двум причинам:
    1 — потому что на самом деле полимеры не простые полупровдники, они, под дествием, потенциала меняют свои свойства ,
    2- релаксация носителей (электронов) в них замедлена сильными «побочными» взаимодействиями, которые тоже вносят свою
    лепту в изменение — вплоть до квазистационарных состояний. (псевдохимических переходов)...»

    неубедителен

    ОтветитьНравится
  •   19 февраля, 11:18
    Дык я ответа жду. Отвечаете за базар?
    ОтветитьНравится