Le fonti energetiche alternative sono un mezzo di risparmio razionale delle risorse. Lo sviluppo della nanotecnologia è un percorso verso tali fonti energetiche alternative. Per molti anni, gli scienziati della South Ural State University hanno lavorato alla creazione di batterie solari da fonti organiche, materiale fotosensibile. Tali batterie non sono tossiche e fornirebbero grandi vantaggi nell'ingegneria energetica alternativa del futuro.

Generalmente, le batterie solari sono pensate come pannelli di convertitori fotovoltaici (fotoelementi). I ricercatori di Nanotechnology REC e la Facoltà di Chimica dell'Istituto di Scienze Naturali e Matematiche SUSU stanno lavorando alla creazione di nuovi materiali per il fotovoltaico organico.

"Negli ultimi 10 anni, il fotovoltaico è diventato il ramo in più rapido sviluppo dell'ingegneria energetica alternativa. Il guadagno annuo della capacità fotovoltaica installata nel periodo dal 2000 al 2013 compreso è stato del 40 percento. Per esempio, La Germania non è il paese più soleggiato, ma possiede la più grande capacità fotovoltaica. E oggi, la tecnologia fotovoltaica fornisce elettricità a 17 milioni di persone, " nota ricercatore di Nanotechnology REC, Oleg Bolshakov.

Grazie alle innovazioni degli scienziati di tutto il mondo, i prezzi delle batterie solari stanno rapidamente diminuendo. Perciò, le fonti energetiche rinnovabili stanno rapidamente sostituendo i vettori energetici tradizionali. Negli impianti fotovoltaici, la conversione dell'energia solare in energia elettrica viene eseguita in convertitori fotovoltaici (convertitori fotovoltaici). A seconda del materiale, struttura e metodo di produzione, si distinguono solitamente tre generazioni di convertitori fotovoltaici:"Gli elementi fotovoltaici di prima generazione sono considerati una tecnologia matura che domina il mercato. Sono rappresentati da due tipi:silicio mono e policristallino. La seconda generazione, il cosiddetto film sottile (generazione), colloca una posizione più bassa sul mercato, sebbene dimostri un più alto tasso di guadagno (capacità), " spiega Oleg Bolshakov.

La terza generazione offre una varietà immensamente più ampia di soluzioni tecnologiche basate su nuovi materiali, strumentazione e concetti di conversione della luce in elettricità. Tale varietà significa una dinamica più ampia delle misurazioni ingegneristiche nel fotovoltaico, che è il principale vantaggio competitivo. Le batterie solari di terza generazione probabilmente introdurranno tecnologie innovative.

Calcogenuri per batterie solari impeccabili

I convertitori fotovoltaici di terza generazione ridurranno ulteriormente il costo dei convertitori fotovoltaici, evitando l'uso di materiali costosi e tossici a favore di polimeri ed elettroliti economici e riciclabili.

"Uno dei vantaggi più importanti delle batterie di terza generazione è il loro rapido recupero rispetto alla prima e alla seconda generazione, " dice Oleg Igorevich. "Ad esempio, secondo il Scienze energetiche e ambientali rivista, il periodo di recupero per i convertitori fotovoltaici di terza generazione richiede mesi, mentre il recupero dei costi per i consumatori per le prime due generazioni richiede anni. Ma il problema è che i campioni esistenti della terza generazione di fotovoltaico sono i meno efficienti. Abbiamo in programma di cambiare a sufficienza l'attuale situazione del mercato e portare il fotovoltaico organico in prima fila nell'efficienza preservandone i vantaggi:flessibilità e basso costo".

Gli scienziati della South Ural State University stanno progettando di raggiungere una maggiore efficienza dei convertitori fotovoltaici attraverso un metodo unico di introduzione di calcogenuri di ordine superiore (zolfo, selenio), che ridurrà significativamente la larghezza della regione esclusa (più stretta è la regione esclusa, maggiore è la possibilità per i convertitori FV di generare energia sotto l'effetto della luce visibile).

Il team di Nanothechnology REC ha un'esperienza pluriennale nell'ambito della conversione degli eterocicli calcogeno-azoto. Inoltre, gli scienziati intendono migliorare la conduttività attraverso la modifica dell'organizzazione molecolare utilizzando metodi di sintesi organica.
"I processi fotocatalitici sono l'identità del marchio di Nanotechnology REC. Molta esperienza è stata accumulata nel campo della fotocatalisi. Utilizzando il metodo unico di sintesi di fotocatalizzatori realizzati con perossocomplessi di titanio, sono stati ottenuti materiali che superano massicciamente gli analoghi commerciali per la loro efficienza. Perciò, stiamo progettando di aumentare l'efficienza dal 12 al 20 percento. Questo è davvero un passo avanti nell'ingegneria energetica alternativa, e abbiamo tutto il necessario per raggiungere tale obiettivo, "dice Aleksey Galushko.