南乌拉尔国立大学的科学家正在开发用于太阳能电池的新型染料。 应用改进的染料结构将比目前可获得的能量多10％。
关于这个话题，科学团队在《太阳能》杂志上发表了一篇科学文章，由Scopus和Web of Science收录。 借助新型染料创建的太阳能电池板将能够取代现有的类似物，因为它们的效率将达到20％。
“现有的基于有机染料的太阳能电池很便宜，但效率不如基于无机染料的太阳能电池。我们努力改进它们，因为它们在成本和低毒性环境方面非常有前途。换句话说，它们在操作过程中不会损害环境。我们正在开发的组件将大大提高太阳能转换效率以及将其转换为电能的效率。 南乌拉尔国立大学药物计算机建模实验室的首席研究员 玛丽亚·格里希纳 说，在创建新的有机染料结构时，可以获得高效的太阳能电池板。
附着在氧化钛纳米粒子表面的染料
将太阳能电池的染料涂在覆盖光电极的氧化钛表面上。 它吸收光，并且在吸收太阳能期间产生的电子被转移到电路中。 科学家修改了有机染料的结构，以实现最有效的能量转换。 新的染料结构可以捕获更大体积的阳光。
“如果分子在电解质中相距一定距离，则电子转移的过程将更加困难，并且此类电池的使用寿命将很短。” 我们已经开发出染料结构，该染料结构可以尽可能有效地粘附在光电电极上，并且由于这种紧密接触，可以确保将最有效的电子转移至电靶。 我们预测了具有这些特性的分子的结构，”玛丽亚·格里希纳 指出。
研究团队使用了现有染料的“基石”，这些染料通过特殊的计算方法进行了变化和互换。 换句话说，使用了两种染料的积极特性，结果，生成了一种最有效的结构。
设计用于对新的有前景的分子进行建模的算法中使用的交叉程序的示意图
科学家开发的软件可让您预测每种结构的电池的性能。 借助它，可以评估染料与覆盖光电电极的纳米颗粒之间相互作用的所有细节。 这项研究是与俄罗斯科学院泽林斯基有机化学研究所合作进行的，所获得的材料已转移给合作伙伴，用于合成新染料并在此基础上制造新电池。
目前，南乌拉尔国立大学研究团队继续研究氧化钛纳米颗粒的性能。除了确保太阳能电池最大效率的光伏特性外，还研究了各种有机物质在氧化钛表面的吸附。获得的数据表明，不同尺寸的纳米颗粒可以具有不同的性质。这使科学家可以假设这些纳米粒子可能具有不同的生物活性，并且有可能基于氧化钛开发新药物。