Az ITMO Egyetem fizikusai új módszert fedeztek fel az átlátszó anyagok felhasználásáranapelemekmiközben megőrzik hatékonyságukat. Az új technológia adalékolási módszereken alapul, amelyek szennyeződések hozzáadásával megváltoztatják az anyagok tulajdonságait, de drága, speciális berendezések használata nélkül.

A kutatás eredményeit az ACSApplied Materials & Interfaces című folyóiratban tették közzé („Ionvezérelt kismolekulás OPV-k: töltésgyűjtők és transzportrétegek határfelületi doppingolása”).

A napenergia területén az egyik legizgalmasabb kihívás az átlátszó, vékonyrétegű, fényérzékeny anyagok fejlesztése. A fólia a hagyományos ablakok tetejére is felvihető, így energiát lehet termelni anélkül, hogy az befolyásolná az épület megjelenését. Azonban nagyon nehéz olyan napelemeket fejleszteni, amelyek a nagy hatékonyságot jó fényáteresztő képességgel ötvözik.

„A hagyományos vékonyrétegű napelemek átlátszatlan fém hátsó érintkezőkkel rendelkeznek, amelyek több fényt fognak be. Az átlátszó napelemek fényáteresztő hátsó elektródákat használnak. Ebben az esetben néhány foton elkerülhetetlenül elvész az áthaladás során, ami rontja az eszköz teljesítményét. Továbbá a megfelelő tulajdonságokkal rendelkező hátsó elektróda előállítása nagyon költséges lehet” – mondja Pavel Vorosilov, az ITMO Egyetem Fizikai és Mérnöki Karának kutatója.

Az alacsony hatásfok problémáját adalékolás segítségével oldják meg. Azonban annak biztosítása, hogy a szennyeződéseket helyesen alkalmazzák az anyagon, összetett módszereket és drága berendezéseket igényel. Az ITMO Egyetem kutatói egy olcsóbb technológiát javasoltak a „láthatatlan” napelemek létrehozására – olyat, amely ionos folyadékokat használ az anyag adalékolására, ami megváltoztatja a feldolgozott rétegek tulajdonságait.

„Kísérleteinkhez egy kis molekulán alapuló napelemet vettünk, és nanocsöveket rögzítettünk hozzá. Ezután egy ionkapu segítségével adalékoltuk a nanocsöveket. Emellett feldolgoztuk a szállítóréteget is, amely felelős azért, hogy az aktív réteg töltése sikeresen elérje az elektródát. Mindezt vákuumkamra nélkül, környezeti körülmények között tudtuk megtenni. Csak annyit kellett tennünk, hogy ionos folyadékot cseppentünk rá, és kis feszültséget alkalmaztunk a szükséges teljesítmény eléréséhez” – tette hozzá Pavel Vorosilov.

A technológia tesztelése során a tudósok jelentősen növelni tudták az akkumulátor hatékonyságát. A kutatók úgy vélik, hogy ugyanez a technológia más típusú napelemek teljesítményének javítására is használható. Most különböző anyagokkal való kísérletezést és magát a doppingolási technológiát tervezik fejleszteni.