И солнце, и энергия в доме.

 


Растения наиболее эффективно превращают солнечный свет в потенциально применимые виды энергии, а именно в сахар. Наше до предела индустриализированное общество сейчас получает дивиденды нескольких миллиардов лет эволюции. Органические останки со временем превратились в уголь, нефть и естественный газ, и теперь «кормят» современный мир. Попытка повторить достижение природы представляется неплохим решением обеспечения человеческих нужд, однако рукотворные солнечные элементы – так называемые фотогальванические элементы – теряют больше энергии лучей Солнца, чем поглощают. Также они сами для производства требуют очень много энергии. Один из альтернативных проектов – солнечный элемент на основе сенсибилизированных красок – хоть и опирается на схожие технологии, менее дорог. Однако в нем применяются потенциально токсичные жидкие компоненты. Исследователи представили 12 сентября на встрече Американского химического общества в Сан-Франциско более безопасную технологию производства таких элементов и указали на их более высокую эффективность.

Химик Майкл Грэтцель (Michael Graetzel) из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology), Лозанна, разработали солнечный элемент на основе сенсибилизированных красок более десятилетия назад. Изготовляемые из дешевых совершенно недефицитных компонентов (диоксид титана), эти элементы превращали в электричество 11 % приходящей энергии солнца, что примерно соответствует КПД стандартных солнечных элементов, используемых в настоящее время владельцами экологических домов, фотография которого приведена выше. Но эти элементы не получили широкого распространения, потому что они содержали токсичную летучую жидкость. Но Грэтцель нашел замену. Ионная жидкость, состоящая из заряженных частиц (в его проекте использовался имидазолил), могла обеспечивать ту же эффективность без образования ядовитых паров.

Такой выбор растворителя в солнечном элементе на основе сенсибилизированных красок имеет, по мнению авторов, несколько преимуществ. «Они прозрачны, – замечает Грэтцель. – Их КПД не зависит от угла падения лучей». Эти свойства делают солнечные элементы идеальными для изготовления окон или крыши. Однако такие элементы не столь удобны для крупного промышленного применения, например на солнечных электростанциях, поскольку они требуют больше площади, чтобы получить то же самое количество энергии по сравнению с более распространенными кремниевыми элементами.

Дополнительные исследования, результаты которых были представлены на конференции, могут дать толчок, увеличив их КПД. Ученые из Токийского университета (Tokyo University of Science) и Университета Нотр-Дам (Notre Dame University) независимо открыли новый краситель, который может расширить спектр чувствительности, распространив его на инфракрасный диапазон. Японские исследователи в основном полагаются на рутений, ионы которого способны воспринимать инфракрасное излучение, несмотря на то, что этот элемент по своим свойствам очень близок титану, уже применяемому в солнечных элементах. Французские исследователи пытаются применять неорганические соединения ацетилен и этилен, чтобы расширить диапазон спектральной чувствительности солнечного элемента. Получит ли эта технология развитие или нет, подобные солнечные элементы уже в течение ближайших лет могут найти свое применение. Однако мутному красноватому стеклу все еще далеко до своего оригинала – живых растений.

Дэвид Биелло

Источник: В мире науки