Исследования в области экологии являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией и материаловедением. Ученые ЮУрГУ совместно с коллегами из Института органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской Академии наук (ИОХ РАН) и Университета Эдинбурга (Великобритания) работают над созданием новых эффективных органических сенсибилизаторов, которые позволят решить проблему перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике. Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry (Scopus, Q2).
Новое перспективное направление для разработки органических солнечных элементов
Солнечный свет является неиссякаемым источником энергии, поэтому ученые всего мира пытаются найти способы преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотовольтаических устройств. Широкое распространение получили солнечные батареи на основе кристаллического кремния, эффективность преобразования энергии в которых составляет 24.7%. Однако, высокая стоимость и технологически сложное производство в большинстве случаев затрудняют их использование. Сотрудники совместной лаборатории Южно-Уральского Государственного Университета и ИОХ РАН работают над проектом по созданию экологичных органических сенсибилизаторов для солнечных батарей.
«Одной из наиболее перспективных альтернатив кремниевых и других неорганических преобразователей солнечной энергии являются органические солнечные батареи, которые имеют ряд преимуществ перед кремниевыми аналогами: механическая прочность, легкий вес, гибкость, долгий срок службы и возможность работы даже в отраженном и искусственном свете. Ключевую роль в таких устройствах играют органические фотосенсибилизаторы, которые и определяют их производительность. Создание новых эффективных органических сенсибилизаторов, на которое направлен данный проект, является важной современной задачей, ориентированной на решение проблемы перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике», – рассказывает руководитель работы Олег Ракитин, доктор химических наук, профессор.
Переход к экологическим материалам в энергетике – глобальный научный приоритет
Ученые работают над расширением ряда синтезируемых красителей для конструирования органических солнечных ячеек с повышенными значениями фотовольтаической эффективности устройств развивают направления со-сенсибилизации, т.е. сочетания двух красителей в одной ячейке, имеющих разные области поглощения солнечного света, с целью синергического эффекта повышения КПД.
«Исследования, связанные с дизайном, синтезом и изучением функциональных свойств новых органических молекулярных материалов, особенно фотовольтаических, люминесцентных и флуорофорных, во многом определяют современный научно-технический прогресс. Они входят в число глобальных научных приоритетов и интенсивно выполняются во всем мире», – поясняет Олег Ракитин.
Ученые надеются, что применение органических солнечных ячеек вместо кремниевых позволит не только уменьшить их стоимость за счет удешевления технологии, но и получить гибкие солнечные элементы, которые могут найти широкое применение в различных типах устройств. Высокая рыночная потребность в более дешевых и экологически чистых солнечных батареях с органическими элементами у специалистов в области разработки новых функциональных материалов делает настоящий проект стратегически важным, а его результаты будут востребованы в академической, производственной и коммерческой деятельности.