Солнечная энергия — это неиссякаемый ресурс, который в настоящее время мы используем лишь в очень ограниченном объеме. Поэтому исследователи во всем мире пытаются найти новые и более эффективные способы использования энергии солнечного света.
Техника, над которой работают исследователи в Лунде, — это солнечные элементы, состоящие из тонкой пленки наноструктурированного диоксида титана и красителя, улавливающего солнечную энергию. Сегодня в лучших солнечных элементах этого типа используются красители, содержащие металлический рутений — очень редкий и дорогой элемент.«Многие исследователи пытались заменить рутений железом, но безуспешно.
Все предыдущие попытки привели к созданию молекул, которые преобразуют световую энергию в тепло вместо электронов, которые необходимы солнечным элементам для выработки электричества», — говорит Вилли Сандстрем, профессор химии. Физика в Лундском университете.
Исследователи химического факультета в Лунде в сотрудничестве с Уппсальским университетом успешно создали краситель на основе железа, который способен преобразовывать свет в электроны с почти 100-процентной эффективностью.«Преимущество использования железа в том, что оно является обычным элементом в природе.
В будущем оно может обеспечить недорогие и экологически безопасные применения солнечной энергии», — говорит Кеннет Варнмарк, профессор органической химии в Лундском университете.Объединив эксперименты с продвинутым компьютерным моделированием, исследователи могут подробно понять необходимые концепции конструкции для работы молекул железа.
Эти знания сейчас используются для дальнейшей разработки красителей на основе железа. Прежде чем новый краситель для солнечных элементов можно будет использовать на практике, необходимы дополнительные исследования, но есть большие надежды.«Результаты исследования показывают, что солнечные элементы на основе этих материалов могут быть не менее эффективными, чем современные, основанные на рутении или других редких металлах», — говорит Вилли Сандстрем.Это открытие может также продвинуть вперед исследования солнечного топлива, в котором, как и при фотосинтезе растений, вода и углекислый газ с помощью солнечного света превращаются в богатые энергией молекулы — солнечное топливо.
«Мы предполагаем, что новые молекулы на основе железа могут также запускать химические реакции, которые создают солнечное топливо», — говорит Кеннет Варнмарк.Исследователи работали над разработкой красителей для солнечных элементов на основе железа в течение трех лет и удивлены тем, как быстро они нашли краситель, который может так же эффективно улавливать солнечный свет.
«Для достижения успеха в исследованиях обычно требуется больше времени, чем мы надеемся и во что верим», — говорит Вилли Сандстрем и продолжает: «На этот раз все было наоборот!».