Углеродные точки повысили эффективность солнечных батарей и светодиодов | Популярный Университет

Углеродные точки повысили эффективность солнечных батарей и светодиодов

Углеродные точки повысили эффективность солнечных батарей и светодиодов

Международная группа ученых, в которую вошли исследователи из Университета ИТМО, предложила метод, позволяющий сделать солнечные батареи и светодиоды намного более эффективными. Авторы смогли добиться такого результата, используя не основной активный слой устройств, а лишь доработав вспомогательные слои, отвечающие за электронный транспорт. Работа исследователей опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Борьба за экологию, резкие колебания цен на нефть и газ приводят к тому, что инвесторы все чаще обращаются к возобновляемой энергетике. Сегодня ученые со всего мира работают над тем, чтобы сделать генерацию из возобновляемых источников максимально эффективной. Так, сейчас активно ведется работа над повышением КПД солнечных батарей, одного из самых популярных источников «зеленой» энергии в мире.

Как правило, ученые работают с активным слоем фотоэлементов, ответственным за поглощение энергии света — их делают из кремния, соединений галлия и мышьяка, перовскита и других материалов. Однако эффективность, стоимость и долговечность батареи зависит не только от активного слоя, но также и от вспомогательных слоев. Повышение их эффективности одновременно со снижением стоимости может позволить поднять конкурентоспособность разработки.

Вспомогательные слои в солнечной батарее бывают электрон-транспортными и дырочно-транспортными. Когда солнечный свет достигает активного слоя, то в нем формируются отрицательный и положительный заряды. После этого их надо развести по соответствующим электродам. Именно за это и отвечают вспомогательные слои: электрон-транспортный – за извлечение из активного слоя и перенос отрицательного заряда; дырочно-транспортный – положительного.

Международная группа ученых, в которую вошли российские исследователи из Университета ИТМО, предложила новый метод для создания вспомогательных слоев для солнечных батарей и светодиодов на основе перовскита. Они использовали углеродные точки – экологичный, сравнительно дешевый материал, который легко получать как в лабораторных, так и промышленных условиях.    

«Углеродные точки — это наночастицы на основе углерода диаметром от двух до десяти нанометров, — рассказывает ведущий научный сотрудник Университета ИТМО Александр Литвин, один из соавторов исследования. — На их поверхности всегда есть различные функциональные группы, которые во многом определяют свойства. Само использование углеродных точек для солнечных элементов не ново, важна именно модификация их поверхности. Различное соотношение функциональных групп на ней определяет электронную конфигурацию углеродных точек. Соответственно, их подбор позволяет получить оптимальные значения рабочих функций электродов и энергетических уровней транспортных слоев, на которые они наносятся. Это делает возможным получить оптимальную конфигурацию устройства с максимальной эффективностью. Подход является универсальным для различных типов устройств и впервые позволяет использовать углеродные точки для увеличения эффективности работы светодиодов».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: