Ученые из Массачусетского технологического института улучшили прозрачный защитный материал, в 10 раз повысив его электропроводностью. При внедрении в высокоэффективные солнечные батареи, покрытие повышает их стабильность и производительность.
Исследование было проведено командой, включавшей Мейсама Гейдари Гарачешмеха, профессоров Карен Глисон и Цзина Конга, сообщает sciencedaily.com. Его результаты опубликованы в Science Advances.
Целью проекта был поиск материала, сочетающего прозрачность и электропроводность. Структура полезна для различных систем, включая сенсорные экраны и солнечные батареи, объяснила Глисон. Чаще всего для этих целей используется оксид титана и индия (ITO). Но материал хрупкий и разрушается в процессе эксплуатации.
Глисон с коллегами улучшили гибкую версию покрытия 2 года назад. Но оно продолжало уступать ITO. Новый, упорядоченный материал в 10 раз превосходит показатели предшественника.
Прозрачность и проводимость измеряется в Сименсах/см. У ITO показатель находится в диапазоне 6 000 – 10 000 См/см. От нового материала требовалось хотя бы 35 См/см, но ученые добились 3 000 См/см и продолжают улучшать структуру.
Материал представляет собой тонкий слой органического полимера PEDOT, созданного путем окислительного химического осаждения из паровой фазы. Процесс обеспечивает горизонтальное выравнивание кристаллов, дающее высокую электропроводность. Осаждение дополнительно улучшает параметр, уменьшая расстояние междуполимерными цепочками.
Демонстрируя потенциал продукта, команда внедрила его в перовскитную солнечную батарею. В опытах PEDOT наносился на основание, диаметром 15 см. Но процесс подходит для более масштабного, рулонного производства.
«Его легко адаптировать для промышленности, — сказал Гарачешмех. – Покрытие обрабатывается при 140°С – значительно меньшей температуре, чем требуют альтернативные материалы».
Осаждение позволяет наносить покрытие прямо на пластиковое или другое основание, точно повторяя рельеф. Так, оказавшись на ткани, он сохранит ее воздухопроницаемость.
Команде еще предстоит доказать работоспособность системы в долгосрочной перспективе. Но авторы не видят препятствий для масштабирования.
«Инвестиции – единственное, что нам требуется для выхода на рынок», — подытожила Глисон.
Читайте по теме. «Зеленые тарифы» – а вы готовы платить за электричество в 100 раз больше?
