Солнечная энергетика не стоит на месте: обычные кремниевые солнечные батареи уже морально устаревают – ведь, не смотря на свою революционность, и они имеют ряд недостатков. Специалисты всего мира изобретают новые пути эволюции фотогальванических элементов – и сегодня мы знакомимся с тремя «новинками» высоких технологий, которые обещают нам новое качество экологически чистой энергии.

Зелёная энергетическая ячейка на сенсибилизированных красителях солнечных элементов (dye-sensitized solar cells, DSSCs) – детище швейцарских разработчиков LPI (лаборатория фотоники и интерфейсов) под руководством профессора Михаэля Гретцеля (Michael Grtzel). Первый бесспорный плюс изобретения – возросший КПД, равный 12,3% (для сравнения, в апреле прошлого года этот коэффициент не удавалось поднять выше 10,6%). И потом, зелёной эту ячейку можно назвать не только из-за цвета: учёные заменили рутений и йод (классические составляющие компоненты солнечных батарей) на «живой» порфирин и кобальт.

Порфирины входят в состав молекул гемоглобина, ряда ферментов и хлорофилла – это позволяет использовать данные вещества при исследовании и моделировании некоторых стадий фотосинтеза. Благодаря исключительным физическим и химическим свойствам, они на протяжении многих лет привлекают внимание ученых химиков, специалистов в области оптики и материаловедения, биологов и медиков (на основе порфиринов созданы лекарственные средства и радикальные методы терапии онкологических заболеваний). Сочетание порфиринов с кобальтом (катализатором и сильным проводником) позволило повысить уровень поглощения солнечных лучей и улучшить процесс обмена электронов в самой толще фотоэлемента. Это изобретение может найти своё «место под солнцем» во многих сферах, став ещё чуть более экологичными по сравнению с привычными кремниевыми панелями.

Другая группа исследователей из Университета Северной Каролины (North Carolina State University) под началом доктора Ахмеда Эль-Шафей готовится запатентовать красный сенсибилизирующий краситель NCSU-10, позволяющий DSSCs эффективнее собирать энергию из того же количества солнечного света, или, как вариант, поглощать столько же фотонов при более низких концентрациях красителя. Именно это позволяет назвать NCSU-10 хорошей идеей для создания прозрачных окон и крыш с аккумулирующей функцией. Новая краска может быть использована как на открытом воздухе (в обычных солнечных батареях), так и в помещениях – для DSSCs не страшны рассеянный свет, пасмурные дни или «неудобный» угол падения света.

И, наконец, тель-авивская энергетическая компания «GreenSun» представила цветные кремниевые батареи – эти прозрачные фотоэлементы не нуждаются в воздействии прямых солнечных лучей. Цвет ячеек зависит от от флуоресцентных красителей и наночастиц металла. Эти компоненты обладают КПД 12%, и обладают тремя плюсами. Во-первых, захват света осуществляется даже в случае повреждений или трещин на панели. Во-вторых, новинка поможет существенно снизить расход кремния по сравнению с обычными солнечными панелями. В-третьих, за этими «стёклышками» большое будущее в направлении экологичного искусства – кто знает, быть может, через несколько лет появятся великолепные оконные витражи и другие полезные арт-объекты? В любом случае энергия, получаемая с помощью сенсибилизированных красителей солнечных элементов, достаточно дешёвая, безопасная и, бесспорно, удобная. А тем временем «GreenSun» ведёт дальнейшую модернизацию своего продукта, стремясь увеличить его эффективность до 20% из тридцати теоретически возможных.