Новый электрод, увеличивший эффективность сенсибилизированных красителем солнечных панелей на 42%, разработали ученые Уральского федерального университета (УрФУ) совместно с коллегами из Ирака и Саудовской Аравии, 31 января сообщает пресс-служба УрФУ.

Поскольку этот электрод состоит из довольно недорогих материалов — селена (Se) и вольфрама (W), он может стать экономически более выгодной альтернативой дорогостоящим платиновым аналогам.

Соавтор исследования и научный сотрудник кафедры атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ Абхинав Кумар рассказал о достоинствах нового электрода:

«Электрод является важным компонентом солнечных панелей, сенсибилизированных красителем. Он отвечает за передачу электроэнергии между различными компонентами устройства. Наш электрод обладает улучшенными электрохимическими и электрокаталитическими свойствами, что позволило повысить эффективность солнечной панели на 42% — с 5,78% до 8,19%. Важно отметить, что наш электрод превзошел по характеристикам платиновый аналог, эффективность которого в лабораторных условиях составила 7,66%».

Солнечные панели, сенсибилизированные красителем, — это фотоэлектрические устройства, в которых преобразование солнечного света в электричество происходит с помощью органических красителей.

Их конструкция, в отличие от кремниевых солнечных панелей, намного проще, а цена намного ниже. Но при этом их КПД (коэффициент полезного действия) также ниже, чем у кремниевых аналогов. Этот факт препятствует их коммерческому внедрению.

«В реальных условиях КПД кремниевых солнечных панелей составляет 15–20%. Это больше, чем у сенсибилизированных красителем солнечных панелей. Однако наличие дорогостоящих материалов в кремниевых устройствах, таких как платина, значительно повышает стоимость всей установки. Чтобы снизить себестоимость производства и приблизить коммерческое внедрение солнечных панелей, мы работаем над модификацией солнечных элементов и изменением состава компонентов на более эффективные и недорогие», — пояснил задачу, решаемую командой исследователей, Абхинав Кумар.

Новый электрод, который разработала научная команда, состоит из биметаллического соединения вольфрама и селена. Для улучшения его свойств к ним были добавлены ионы цинка.

«Легирование ионов цинка в состав селенида вольфрама позволило изменить структуру вещества, улучшить его электронные и электрохимические свойства, а также снизить себестоимость самого электрода» — рассказал Абхинав Кумар.

Участники проекта надеются, что в дальнейшем они подберут оптимальный состав материала, который позволит еще повысить энергоэффективность сенсибилизированных красителем солнечных панелей.

Подробная информация об исследовании нового электрода, в котором прияли участие физики Технологического университета Ирака, а также университетов принца Саттама бин Абдель Азиза и короля Халида (Саудовская Аравия), Инженерно-технического колледжа Университета Аль-Айена, Исламского университета, Университета Имама Джафара Аль-Садика (Ирак), была представлена в статье «Повышение производительности солнечных элементов, сенсибилизированных красителем, за счет использования инновационного противоэлектрода WSe2:Zn для улучшения электрокаталитической активности», опубликованной в журнале Material Science in Semiconductor Processing.