Созданы солнечные батареи-зомби, продолжающие производить электричество после выработки запасов электролита - «Наука и технологии»

Группа исследователей из университета Упсалы (Uppsala University), Швеция, обнаружила весьма неожиданный эффект, проявляющийся в том, что жидкостные солнечные батареи определенного типа продолжают вырабатывать электричество с достаточно высокой эффективностью даже после того, как в них был выработан запас раствора электролита. Данное открытие было сделано группой профессора Джеррита Бошлу (Gerrit Boschloo), которые в силу некоторых причин извлекли на белый свет старые батареи, состоящие из ячеек Гретцеля (Grаtzel cells). И оказалось, что эти ячейки были способны вырабатывать электричество, несмотря на то, что весь электролит, соединяющий анод ячейки с ее катодом, уже давно испарился.

"Высохшие солнечные батареи продолжали работать в некоторых случаях даже лучше, нежели чем тогда, когда они были заполнены электролитом. При этом, их эффективность преобразования энергии увеличилась до 8 процентов, что является своего рода рекордом для такого типа солнечных ячеек" - рассказывает Джеррит Бошлу, - "И с легкой руки Марины Фреитэг (Marina Freitag), которая занималась изучением этих солнечных батарей, они получили название батареи-зомби, так как они продолжали "жить", хотя по всем параметрам им давно уже надо было "умереть"".

В ячейках Гретцеля электропроводная жидкость электролита облегчает перенос потока электронов от одного электрода к другому через достаточно распространенные реакции окислительно-восстановительного цикла. Но когда в батареях-зомби эта жидкость испарилась, в слое образовавшихся солей возникли области "дырочной" проводимости, способные осуществлять перенос положительного электрического заряда. Однако, такой эффект может возникать лишь при наличии определенных соединений, возникших в результате окислительно-восстановительных реакций с участием меди. И для того, чтобы иметь возможность создания новых работоспособных батарей-зомби, ученым пришлось в точности повторить процесс испарения электролита в искусственных контролируемых условиях.

"Оказалось весьма трудно изготовить ячейку-зомби способом, который используется при производстве твердотельных солнечных батарей. Наилучшим вариантом стал вариант взять обычную жидкостную ячейку и позволить ее электролиту медленно испариться, образовывая при этом правильную токопроводящую структуру". Преимуществом ячеек, не содержащих жидкого электролита, является их стабильность и надежность. Отсутствие жидкости существенно снижает риск ее повреждения и утраты работоспособности, кроме этого, электролит, вытекший из поврежденной ячейки, может разъедать окружающие конструкции и нанести ущерб окружающей среде.

"Если нам удастся наладить производство ячеек-зомби и создать для них надежную упаковку, способную выдержать десятки лет эксплуатации, то найдется немало компаний, проявляющих интерес к этому" - рассказывает Джеррит Бошлу, - "Сейчас у нас есть "зомби", которые высохли и пролежали в темноте несколько месяцев, прежде чем мы начали работать с ними в лаборатории. Однако нам предстоит проверить работу этих ячеек и на солнечном свете, в условиях, в которых они могут дать совершенно противоположные лабораторным результаты".

"Нашей конечной целью является создание своего рода черепицы из сухих ячеек Гретцеля. Эти ячейки, несмотря на их низкую эффективность, работают очень хорошо при условиях освещения, далеких от оптимальных. Они могут вырабатывать киловатты энергии даже при облачной погоде. Но до того момента, когда такие ячейки могут быть установлены на крыше вашего дома, нам придется проделать еще массу работы. Кроме этого, мы собираемся миниатюризировать данную технологию настолько, что она будет использоваться в качестве встроенного подзарядного устройства в смартфонах и портативных компьютерах".