Когда солнечный свет проникает сквозь крону леса, хлорофилл улавливает энергию фотонов. Этот процесс вдохновил ученых из Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU) на создание светозахватывающих красителей для солнечных батарей.

В обычных кремниевых солнечных элементах, которые можно увидеть на крышах зданий, свет попадает на один из двух полупроводниковых слоев и освобождает электроны. Их движение создает электрический ток. Сенсибилизированный красителем солнечный элемент (DSSC) работает аналогичным образом. Однако один из полупроводниковых слоев заменяется светочувствительным красителем, заменен на светочувствительный краситель, который поглощает свет и высвобождает электроны.

Сенсибилизированные красителем солнечные элементы, как правило, не так эффективны при преобразовании света в электричество, как их кремниевые аналоги. Но они работают в условиях низкой освещенности, могут быть прозрачными и гибкими, поэтому лучше подходят для некоторых конструкций. Чтобы полностью использовать преимущества DSSC, исследовательский проект ищет способы повысить их эффективность.

В статье, опубликованной в журнале Dyes and Pigments ученые из NTNU показали, что добавление определенной молекулы к красителям может улучшить их светозахватывающие свойства. Лучше всего сработало добавление соединений, содержащих тиофены — молекул, похожих на бензол, но содержащих серу.

Чтобы собрать свет, краситель должен действовать как донор и акцептор электронов. Добавляя что-то среднее между донором и акцептором, химики могут увеличить количество света, собираемого клетками. В процессе работы над проектом, ученые выяснили, что увеличение количества света, улавливаемого красителем, не означает солнечные элементы будут работать лучше. Проще говоря: вы можете получить больше электронов, но они не обязательно попадут туда, куда надо.

Повышение эффективности DSSC устранит главное препятствие на пути к их широкому использованию. Сейчас наивысший КПД составляет около 12% по сравнению с 20% для традиционных коммерческих кремниевых солнечных элементов.