Черничное электричество

Если сведущий в технике путешественник, которого судьба забросит куда-нибудь на Мальдивские острова, увидит дизельную электростанцию, он, естественно, спросит: а отчего же в месте, где солнце светит 350 дней в году, не используют солнечные батареи? И получит такой ответ: мы люди бедные, а батареи стоят очень дорого.

Действительно, батареи из полированных пластинок кремния стоят дорого, правда, работают они по четверть века, а максимальная их эффективность составляет более 40%. Но есть и более дешевый способ превращения солнечного света в электричество.

Семнадцать лет назад ученые во главе с Михаэлем Гретцелем предложили альтернативу — органическую солнечную батарею. С тех пор ее так и называют — «ячейка Гретцеля». В ней кремний заменен органическим красителем, нанесенным на частицы дешевого полупроводника — диоксида титана, основного компонента белой краски. Вся система помещена на проводящее электричество стекло. Краситель поглощает свет, высвобождает электрон, который перемещается в зону проводимости (в нашем случае полупроводника — диоксида титана). Высвобождение большого количества электронов приводит к возникновению электрического тока. Однако КПД этой дешевой батареи невысок: ныне рекорд составляет 10%, а портится она через два-три года. Поэтому химики во всем мире пытаются найти эффективный и дешевый краситель.

Студенты из Университета Роуана (Нью-Джерси, США) во главе с доктором Дариусом Кусиаускасом решили использовать природные красители — порфирины, самый известный из которых хлорофилл. Подобные антеннам огромные молекулы этих соединений уже несколько миллиардов лет помогают растениям утилизировать свет Солнца. «Мы разработали совершенно новый процесс извлечения таких красителей из продуктов, которые каждый может купить в магазине: из черной смородины, черники, апельсинов и грейпфрутов. Поскольку кроме красителя батарея содержит только стекло, титановые белила и немного соли йода, ее цена очень низка. А для повышения эффективности мы будем объединять молекулы красителя в большие блоки», — рассказал на прошлой неделе в интервью агентству Newswise один из авторов проекта Дейв Лоуренс.

«Во всем мире наблюдается сильный интерес к органическим солнечным батареям, — рассказал “Пятнице” член-корреспондент РАН, заместитель директора черноголовского Института проблем химической физики РАН Владимир Разумов. — Работы идут в двух направлениях: улучшение ячейки Гретцеля и создание гибких полимерных батарей, рекордная эффективность которых пока составляет 6%. К сожалению, в России успехи невелики: недостаточно просто синтезировать какое-то соединение, нужно продемонстрировать его эффективность с помощью дорогостоящего оборудования, которое не всякий институт может купить. У нас в институте в сотрудничестве с зарубежными коллегами созданы лабораторные образцы полимерных батарей на основе фуллеренов с эффективностью 5%, но подобных работ совсем немного».

Несмотря на низкую эффективность и не очень большой срок службы, органические солнечные батареи уже становятся реальностью. Во всяком случае нобелевский лауреат Алан Хигер из Института полимеров и органических твердых веществ при Университете Калифорнии в Санта-Барбаре уже демонстрирует на конференциях рулоны гибких полимерных батарей. Возможно, светлое будущее, когда такими батареями удастся отделывать фасады зданий и превращать солнечный свет в электричество, совсем недалеко от нас.

Алексей Мотыляев

Источники бесперебойного питания