Индия использует фрукты для создания дешевых солнечных панелей

Ученые Технологичного Института Роорки в Индии изучают, могут ли фрукты и фруктовые соки помочь сделать солнечные батареи дешевле и эффективнее.

Исследователи смогли создать сенсибилизированные красителями солнечные батареи (DSSC), извлекая антоцианы - или растительные пигменты - из слив, черной смородины, ягод и черной сливы, называемой джамун, в качестве недорогих сенсибилизаторов.

«Мы получили пигмент, используя этанол, и обнаружили, что антоцианин – отличный поглотитель солнечного света», - рассказал ведущий исследователь Сумитра Сатапати (Soumitra Satapathi), доцент Института.

Сенсибилизированные красителями солнечные батареи, также известные как Ячейка Гретцеля, представляют собой тонкопленочные солнечные элементы, основой которого является пористый слой диоксида титана, покрытого слоем молекул красителя, фотоанодом, поглощающего солнечный свет, являющегося электролитом для регенерации красителя и катода.

«Мы изучали, почему джамуны черные», - говорит Сумитра. «Мы извлекли пигмент, используя этанол, и обнаружили, что антоцианин был отличным поглотителем солнечного света». Антоцианин также содержится во фруктах, таких как черника, брусника, малина и вишня.

Деревья Джамун растут до 30 метров в высоту, а продолжительность их жизни более 100 лет. В Индии они растут обильно и занимают широкие территории, плоды известны давно своей пищевой и лекарственной ценностью, часто продаются по низкой цене на тротуарах и на дорожных развязках. Интересный факт: сладкие и сочные плоды джамуна являются коренными жителями Южной Азии и носят в Индии прозвище «плоды богов».

Солнечные батареи работают по простому принципу: фотоны, идущие от солнца, достигают солнечный элемент, который содержит богатый электронами кремний или краситель, и способствуют движению электронов, чтобы создать электричество. Чем эффективнее солнечная панель может поглотить множество фотонов, достигающих её, тем больше электричества она может произвести.

На данный момент солнечные батареи, сенсибилизированные красителями, еще не так эффективны, как обычные кремниевые солнечные элементы, но новая технология была расценена как дешевая альтернатива, поскольку диоксид титана дешев и широко доступен. Эти ячейки могут иметь большой потенциал в Индии, поскольку страна быстро расширяет свои солнечные мощности и обязалась к 2030 году обеспечить 40% производства энергии с помощью возобновляемых источников.

Согласно исследованию, опубликованному в Journal of Photovoltaics, антоцианиновые экстракты черной смородины и смешанного фруктового сока имели наивысшую эффективность преобразования энергии 0,55% и 0,53%.

«Широкое распространение этих фруктов и соков, высокая концентрация в них антоцианов, и легкость извлечения антоцианиновых красителей делают эти доступные фрукты и ягоды новыми и недорогими кандидатами на изготовление солнечных элементов», - заявили авторы исследования.

Кроме того, «антоцианы представляют собой естественные биологически разлагаемые и нетоксичные молекулы, которые извлекаются с использованием методов, которые связаны с низкой стоимостью для окружающей среды и поэтому могут обеспечить экологически приемлемые альтернативы синтетическим красителям для производства сенсибилизированных красителями солнечных элементов».