Alternatieve energiebronnen zijn een middel om rationeel hulpbronnen te besparen. De ontwikkeling van nanotechnologie is een weg naar dergelijke alternatieve energiebronnen. Voor meerdere jaren, wetenschappers van de South Ural State University hebben gewerkt aan het maken van zonnebatterijen van organische, lichtgevoelig materiaal. Dergelijke batterijen zijn niet-toxisch en zouden grote voordelen bieden in de alternatieve energietechniek van de toekomst.

Gebruikelijk, zonnebatterijen worden gezien als panelen van fotovoltaïsche omvormers (foto-elementen). Onderzoeksbursalen van Nanotechnology REC en de faculteit Scheikunde van het SUSU Institute of Natural Sciences and Mathematics werken aan de creatie van nieuwe materialen voor organische fotovoltaïsche energie.

"In de afgelopen 10 jaar fotovoltaïsche energie werd de snelst ontwikkelende tak van alternatieve energietechniek. De jaarlijkse winst aan geïnstalleerd fotovoltaïsch vermogen in de periode van 2000 tot en met 2013 bedroeg 40 procent. Bijvoorbeeld, Duitsland is niet het zonnigste land, maar het bezit de grootste fotovoltaïsche capaciteit. En vandaag, fotovoltaïsche technologie voorziet 17 miljoen mensen van elektriciteit, " merkt research fellow van Nanotechnology REC op, Oleg Bolsjakov.

Dankzij innovaties van wetenschappers van over de hele wereld, prijzen voor zonnebatterijen dalen snel. Daarom, hernieuwbare energiebronnen vervangen in snel tempo de traditionele energiedragers. In fotovoltaïsche systemen, omzetting van zonne-energie in elektrische energie wordt uitgevoerd in fotovoltaïsche omvormers (PV-omvormers). Afhankelijk van het materiaal, structuur en productiemethode, Er worden meestal drie generaties PV-omvormers onderscheiden:"Fotovoltaïsche elementen van de eerste generatie worden beschouwd als volwassen technologie die de markt domineert. Ze worden vertegenwoordigd door twee typen:mono- en polykristallijn silicium. De tweede generatie, de zogenaamde dunne film (generatie), een lagere positie op de markt inneemt, hoewel het een hogere mate van (capaciteits)winst laat zien, " legt Oleg Bolsjakov uit.

De derde generatie biedt een enorm grotere verscheidenheid aan technologische oplossingen op basis van nieuwe materialen, instrumentatie en concepten van lichtconversie in elektriciteit. Een dergelijke verscheidenheid betekent een bredere dynamiek van technische metingen in fotovoltaïsche, wat het belangrijkste concurrentievoordeel is. Zonnebatterijen van de derde generatie zullen waarschijnlijk baanbrekende technologieën inluiden.

Chalcogeniden voor onberispelijke zonnebatterijen

PV-converters van de derde generatie zullen de kosten van PV-converters verder verlagen, terwijl het gebruik van dure en giftige materialen wordt vermeden ten gunste van goedkope en recyclebare polymeren en elektrolyten.

"Een van de belangrijkste voordelen van de derde generatie batterijen is hun snelle terugverdientijd in vergelijking met de eerste en de tweede generatie, " zegt Oleg Igorevich. "Bijvoorbeeld, volgens de Energie- en milieuwetenschappen logboek, de terugverdientijd voor PV-omvormers van de derde generatie duurt maanden, terwijl het herstel van de consumentenkosten voor de eerste twee generaties jaren duurt. Maar het probleem is dat de bestaande monsters van de derde generatie fotovoltaïsche cellen het minst efficiënt zijn. We zijn van plan om de huidige situatie op de markt voldoende te veranderen en organische fotovoltaïsche energie naar de eerste rij van efficiëntie te brengen met behoud van hun voordelen - flexibiliteit en lage kosten."

Wetenschappers van de South Ural State University zijn van plan om de efficiëntie van PV-omvormers te verbeteren door middel van een unieke methode om chalcogeniden van de hogere orde (zwavel, selenium), wat de breedte van het uitgesloten gebied aanzienlijk zal verkleinen (hoe smaller het uitgesloten gebied is, des te groter is de mogelijkheid voor PV-omvormers om energie op te wekken onder invloed van zichtbaar licht).

Het team van Nanotechnologie REC heeft jarenlange ervaring op het gebied van conversie van chalcogeen-stikstof heterocyclische verbindingen. Bovendien, wetenschappers zijn van plan de geleidbaarheid te verbeteren door de moleculaire organisatie te wijzigen met behulp van methoden van organische synthese.
"Fotokatalytische processen zijn de merkidentiteit van Nanotechnology REC. Er is veel ervaring opgedaan op het gebied van fotokatalyse. Met behulp van de unieke methode voor het synthetiseren van fotokatalysatoren gemaakt van titaniumperoxocomplexen, materialen die de commerciële analogen enorm overtreffen door hun efficiëntie werden verkregen. Daarom, we zijn van plan om de efficiëntie te verhogen van 12 naar 20 procent. Dit is echt een doorbraak in alternatieve energietechniek, en we hebben al het nodige om dat doel te bereiken, ', zegt Aleksey Galushko.