Новые полностью углеродные солнечные элементы

Новые полностью углеродные солнечные элементы– это очередной шаг к созданию недорогих солнечных батарей. Создан новый солнечный элемент, все компоненты которого состоят из углерода различных модификаций. Его низкая себестоимость и стабильность при высоких температурах могут составить конкуренцию традиционным кремниевым солнечным батареям.

Углерод- шестой неметаллический элемент таблицы Менделеева, основа органической химии и основа жизни на Земле. Давно и хорошо известны такие разные по своим физическим свойствам модификации углерода как алмаз и графит. Бесцветный и прозрачный алмаз- самое твердое из известных природных веществ. Графит, напротив, так мягок, что оставляет свои следы на бумаге.

Во второй половине 20 века были получены новые формы углерода: фуллерен, многоатомные молекулы которого напоминают футбольные мячи, графен- одиночный слой атомов углерода и графитовые нанотрубки из свернутых в цилиндр графитовых плоскостей. Уникальные физические и химические свойства этих форм углерода делают их весьма привлекательными в поиске материалов для электроники следующего поколения и солнечных элементов.

Недавно ученые Стэнфордского университета в Калифорнии, США во главе с доктором Ж. Бао изготовили солнечный элемент, все компоненты которого–анод, катод и фотоэлектрически активный слой состоят из различных модификаций углерода. В качестве активного слоя был использован «сэндвич» из однослойных углеродных нанотрубок и фуллерена, нанесенных на полимерную подложку. Анодом и катодом служили соответственно графен и углеродные нанотрубки. Обнаружилось, что использование электродов на основе углерода вместо традиционных, дорогостоящих, сделанных из серебра и оксида индия и олова, приводит к увеличению коэффициента преобразования ячейки от 0,46 до 1,20%. Хотя достигнутая величина и не столь велика в сравнении с кремниевыми аналогами, к значительному увеличению эффективности элемента может привести повышение степени очистки компонентов.

Новый солнечный элемент поглощает энергию в ближней инфракрасной области спектра и прозрачен в его видимой части. Поэтому можно предположить, что комбинация углеродных и традиционных кремниевых элементов приведет к существенному увеличению эффективности за счет расширения рабочего спектрального диапазона. Немаловажным положительным фактором является и стабильность новинки вплоть до температур в 600 градусов по Цельсию.