Les sources d'énergie alternatives sont un moyen d'économiser rationnellement les ressources. Le développement de la nanotechnologie est une voie vers de telles sources d'énergie alternatives. Pour plusieurs années, des scientifiques de l'Université d'État du Sud de l'Oural ont travaillé à la création de batteries solaires à partir d'éléments organiques, matériau sensible à la lumière. De telles batteries ne sont pas toxiques et offriraient de grands avantages dans l'ingénierie énergétique alternative du futur.

D'habitude, les batteries solaires sont considérées comme des panneaux de convertisseurs photovoltaïques (photoéléments). Des chercheurs du Nanotechnology REC et de la Faculté de chimie de l'Institut des sciences naturelles et mathématiques SUSU travaillent à la création de nouveaux matériaux pour le photovoltaïque organique.

« Au cours des 10 dernières années, le photovoltaïque est devenu la branche de l'ingénierie énergétique alternative qui se développait le plus rapidement. Le gain annuel de capacité photovoltaïque installée au cours de la période de 2000 à 2013 inclus s'élève à 40 pour cent. Par exemple, L'Allemagne n'est pas le pays le plus ensoleillé, mais il possède la plus grande capacité photovoltaïque. Et aujourd'hui, la technologie photovoltaïque fournit de l'électricité à 17 millions de personnes, " note le chercheur associé de Nanotechnology REC, Oleg Bolchakov.

Grâce aux innovations des scientifiques du monde entier, les prix des batteries solaires diminuent rapidement. Par conséquent, les sources d'énergie renouvelables remplacent rapidement les vecteurs énergétiques traditionnels. Dans les systèmes photovoltaïques, la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique est réalisée dans des convertisseurs photovoltaïques (convertisseurs PV). Selon le matériau, structure et méthode de production, On distingue généralement trois générations de convertisseurs PV :« Les éléments photovoltaïques de première génération sont considérés comme une technologie mature dominant le marché. Ils sont représentés par deux types :le silicium mono- et polycristallin. La deuxième génération, la soi-disant couche mince (génération), place une position inférieure sur le marché, bien qu'il démontre un taux plus élevé de gain (de capacité), " explique Oleg Bolchakov.

La troisième génération offre une variété immensément plus grande de solutions technologiques basées sur de nouveaux matériaux, instrumentation et concepts de conversion de la lumière en électricité. Une telle variété signifie une dynamique plus large des mesures d'ingénierie dans le photovoltaïque, qui est le principal avantage concurrentiel. Les batteries solaires de la troisième génération inaugureront probablement des technologies de rupture.

Des chalcogénures pour des batteries solaires sans défaut

Les convertisseurs photovoltaïques de troisième génération réduiront encore le coût des convertisseurs photovoltaïques, tout en évitant l'utilisation de matériaux coûteux et toxiques au profit de polymères et d'électrolytes bon marché et recyclables.

"L'un des avantages les plus importants des batteries de troisième génération est leur récupération rapide par rapport aux première et deuxième générations, " dit Oleg Igorevich. " Par exemple, selon le Sciences de l'énergie et de l'environnement journal, la période de récupération pour les convertisseurs PV de troisième génération prend des mois, alors que le recouvrement des coûts de consommation pour les deux premières générations prend des années. Mais le problème est que les échantillons existants de la troisième génération de photovoltaïque sont les moins performants. Nous prévoyons de changer suffisamment la situation actuelle sur le marché et d'amener le photovoltaïque organique au premier rang de l'efficacité tout en préservant leurs avantages - flexibilité et faible coût."

Les scientifiques de l'Université d'État du Sud de l'Oural prévoient d'atteindre l'efficacité accrue des convertisseurs photovoltaïques grâce à une méthode unique d'introduction de chalcogénures d'ordre supérieur (soufre, sélénium), ce qui réduira considérablement la largeur de la région exclue (plus la région exclue est étroite, plus la possibilité pour les convertisseurs PV de générer de l'énergie sous l'effet de la lumière visible est élevée).

L'équipe de Nanotechnologie REC a de nombreuses années d'expérience dans le domaine de la conversion d'hétérocycles chalcogène-azote. De plus, les scientifiques ont l'intention d'améliorer la conductivité en modifiant l'organisation moléculaire à l'aide de méthodes de synthèse organique.
"Les processus photocatalytiques sont l'identité de marque de Nanotechnology REC. Une grande expérience a été accumulée dans le domaine de la photocatalyse. En utilisant la méthode unique de synthèse de photocatalyseurs à base de peroxocomplexes de titane, des matériaux qui dépassent massivement les analogues commerciaux par leur efficacité ont été obtenus. Par conséquent, nous prévoyons d'augmenter l'efficacité de 12 à 20 pour cent. C'est vraiment une percée dans l'ingénierie énergétique alternative, et nous avons tout le nécessaire pour atteindre cet objectif, " dit Alexeï Galushko.