Солнечные батарейки из органических веществ, которые можно будет напечатать на принтере. Именно такие сейчас разрабатывают в Новосибирске. Когда новинка появится на рынке и в каком направлении двигаются ученые на пути создания новых элементов питания, рассказал научный сотрудник Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН Денис Баранов.
«Мы привыкли, что органические вещества — диэлектрики. Например, выступают в виде обмотки проводов. Металл — проводник, а изолятор — органическое вещество. Но все меняется. Теперь ученые всего мира пытаются сделать органические батарейки», — говорит Баранов.
Электроника из органики позволяет создавать удивительные гаджеты, которые могут гнуться и сворачиваться в трубочку, а их толщина не больше бумажного листа. Такие клавиатуры и телефоны уже начинают выпускать. Такими же будут и новые элементы питания.
Еще одним важным преимуществом перед металлами и другими неорганическими веществами у новых батареек — простота их производства. Их можно напечатать на струйном принтере. Это позволит создавать одежду и аксессуары с напечатанными на ткани солнечными батарейками. Смартфоны можно будет заряжать прямо от одежды во время прогулки. Такое будущее, по словам ученого, готовят миру органические элементы питания.
Но прогресс останавливает один недостаток: батарейки, как и все органическое, быстро погибают на воздухе. Срок их службы очень короткий. Также у них не самое высокое КПД. Если у неорганических эффективность составляет 25%, то у самых передовых органических до 15%, то есть такой процент получаемой от солнца энергии элемент преобразует в электроэнергию.
Сибирский путь
Ученые новосибирского института ищут свой путь решения ключевых задач отрасли. Они сами синтезируют органические полупроводники в надежде найти идеальный состав. Затем наносят состав на стеклянную подложку очень тонким слоем. Следом наносятся электроды. Батарейка готова. Ученые измеряют эффективность, имитируя солнечный свет с помощью фонаря. Сегодня их солнечные батарейки достигают КПД в 8%.
«Мы занимаемся этим всего пять лет. Начинали с нуля, за рубежом в этой тематике работают целые исследовательские центры с суперсовременными приборами, но мы стараемся», — рассказывает собеседник.
По его словам, большинство батареек делают за рубежом в инертной атмосфере без кислорода. В таких условиях получаются устройства с максимальной эффективностью. Но когда их достают на воздух, они быстро разрушаются.
Новосибирские исследователи сразу делают устройства на воздухе, и они показывают реальные функциональные свойства. Их лучший образец смог «прожить» неделю.
«Наша задача исследовать, почему происходит деградация батареек, чтобы понять, как синтезировать более эффективный материал. Надо еще подтянуть КПД. Существуют теоретические исследования и расчеты, что предел для органических батарей в районе 25%», — поясняет ученый.
Но, по его словам, в любой момент ученые могут придумать новую архитектуру элемента или иной полупроводник, и тогда свойства станут лучше.
А до момента массового внедрения подобных элементов питания в повседневную жизнь, по мнению Баранова, пройдет около десяти лет.
