Za prijelaz na opskrbu električnim energijom bez korištenja fosilnih goriva potrebne su učinkovite i ekološki prihvatljive solarne ćelije. Znanstvenici sa Sveučilišta Linköping uspjeli su napraviti ono što je do sad bilo nepoznato - mapirali su kako energija teče u organskim solarnim ćelijama. Njihovi rezultati, koji mogu doprinijeti razvoju učinkovitijih solarnih ćelija, objavljeni su u znanstvenom časopisu Nature Communications.
Kako bi se omogućilo iskorištavanje punog potencijala organskih solarnih ćelija, postoji potreba za jasnom slikom o tome kako one rade. Sada smo dobili tu sliku koja nam omogućuje bolje razumijevanje kako stvoriti nove, učinkovite i održive materijale za solarne ćelije, kaže Mats Fahlman, profesor u Laboratoriju za organsku elektroniku na Sveučilištu Linköping.
Danas solarna energija zadovoljava oko dva posto svjetskih energetskih potreba, a njezin je potencijal daleko veći. Energija sadržana u sunčevim zrakama više je nego dovoljna da zadovolji naše potrebe danas i u budućnosti.
Da bi uspjeli u iskorištavanju sve te energije, potrebne su solarne ćelije koje su jeftine i ekološki prihvatljive za proizvodnju. Osim toga, moraju biti učinkovite u apsorpciji velikog udjela sunčevih zraka i njihovom pretvaranju u električnu energiju.
Organske solarne ćelije temeljene na organskim poluvodičima sve se više pojavljuju kao održiva opcija. No do prije samo nekoliko godina nisu se mogle uspoređivati s tradicionalnim solarnim ćelijama na bazi silicija u pogledu učinkovitosti zbog gubitka energije pri odvajanju naboja, za koji se smatralo da je neizbježan.
No 2016. godine, znanstveni tim sa Sveučilišta Linköping, zajedno s kolegama u Hong Kongu uspio je pokazati da je moguće izbjeći gubitak energije korištenjem različitih donatorsko-akceptorskih materijala koji pomažu elektronu da lakše pobjegne iz svoje rupe. Gubitak energije tad se smanjio, a učinkovitost se povećala. Problem je bio u tome što nitko nije točno znao kako se to dogodilo. Bilo je moguće vidjeti da nova solarna ćelija radi, ali ne i zašto.
Dio znanstvenog tima sa Sveučilišta Linköping sad je riješio taj misterij - identificirali su koje su razine energije potrebne za smanjenje gubitaka energije.
Da bismo saznali kako energija teče, postavili smo organske poluvodičke filmove debljine nanometara u nekoliko slojeva jedan na drugi, poput kolača od jagoda i vrhnja. Nakon toga smo izmjerili energiju potrebnu za odvajanje elektrona od njihovih rupa u svakom pojedinom sloju, kaže Xian’e Li, doktorand na Sveučilištu Linköping i glavni autor znanstvenog članka.
Istraživači su uspjeli mapirati mehanizam koji stoji iza energetski učinkovitog odvajanja naboja. Takvo sustavno mapiranje ukazuje na novi put naprijed u razvoju organskih solarnih ćelija.
Organske solarne ćelije, korištene u ovoj studiji, tipa su u kojem je akceptor elektrona izrađen od materijala koji nije fuleren (oblik ugljika), koji je prije bio najčešće korišteni materijal. Organske stanice koje nisu bazirane na fulerenu postaju stabilnije i sposobne su apsorbirati veći udio sunčevih zraka za pretvorbu u energiju.
Izvor: EurekAlert
