وتم تصنيع الخلايا الشمسية باستخدام أصباغ عضوية جديدة خالية من المعادن كمحسسات، وهي إضافات خاصة تعمل على تحسين حساسية البطاريات للضوء.
وصرحت جامعة البحوث الوطنية لوكالة "سبوتنيك" أنه يمكن دمج هذه الخلايا مع الأسطح والنوافذ وواجهات المباني دون الإضرار بمظهرها.
بشكل عام، الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ هي أجهزة بسيطة يمكن تصنيعها من مواد غير مكلفة دون استخدام معدات وتكنولوجيا باهظة الثمن. تكلفة إنتاجها هي نصف تكلفة بطاريات السيليكون.
عادةً، تتكون هذه الخلايا من قطبين كهربائيين (أحدهما مصنوع من ثاني أكسيد التيتانيوم عالي المسامية وغني بالصبغة والمترسب على ركيزة شفافة موصلة للكهرباء، والثاني مصنوع من طبقة رقيقة من البلاتين أو الكربون على نفس الركيزة) وإلكتروليت يحتوي على اليود .
إنتاج الخلايا الشمسية الحساسة للصبغ يتطور بنشاط. واليوم هي مدمجة في واجهات المباني أو تستخدم في الزراعة، مما يزيد من كفاءة استخدام الأراضي بنسبة 60 بالمائة.
قام فريق من العلماء من جامعة الأبحاث الوطنية، بتطوير أصباغ عضوية مترافقة خالية من المعادن واختبرها كجزء من نماذج أولية للخلايا الشمسية الحساسة للصباغة.
يقول ألكسندر ستيباروك، رئيس مختبر المواد العضوية المتقدمة التابع لمعهد البيئة، فرع الأورال للأكاديمية الروسية للعلوم: "إن نتائج الدراسة ستصبح الأساس لمزيد من التطوير للألواح الشمسية الجديدة التي يمكن دمجها في العناصر الهيكلية للمباني، على سبيل المثال، في السقف والنوافذ والواجهة دون المساس بتصميمها المعماري.
وأضاف ستيباروك: "النتيجة الرئيسية لعملنا هي أننا تمكنا من زيادة مساحة عمل البطاريات الشمسية مقارنة بعناصر البحث التي قمنا بإنشائها سابقًا بمقدار 100 مرة إلى 36 سم2 وفي نفس الوقت الحفاظ على متوسط النفاذية عند المستوى القياسي 35-40 بالمائة يبلغ جهد تشغيل البطارية حوالي واحد ونصف فولت، وهذه نتيجة جيدة، ولسوء الحظ، حصلنا على قيم كثافة تيار منخفضة نسبيًا، ولكن بعد تحسين معلمات العناصر، نتوقع زيادة هذا الرقم".
تقول إيكاترينا تكشينا، الباحثة في معهد الاقتصاد العام والكيمياء التابع للأكاديمية الروسية للعلوم: "تختلف البطاريات الجديدة عن الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون الموجودة في مزايا مثل انخفاض تكلفة الإنتاج، والكفاءة في الإضاءة المنخفضة والضوء المنتشر، وتنوع الألوان، والشفافية والقوة الميكانيكية".
وأضافت تكشينا: "في رأينا، فإن الجمع بين هذه العوامل هو الذي سيساعد الألواح الشمسية الحساسة للصبغ على إيجاد التطبيق عند دمجها في الهياكل المعمارية، على الرغم من أن كفاءتها أقل من نظيراتها".
ويقول بيتر لازارينكو، رئيس مختبر "مواد وأجهزة الضوئيات النشطة" في في جامعة البحوث الوطنية: "إن هذا التطوير يمكن استخدامه في إنشاء نوافذ زجاجية ملونة تولد الكهرباء".
وأضاف: "وهذا ينتج تأثيرًا مزدوجًا. مثل هذه الألواح تحمي الأشخاص الموجودين في المبنى من الضوضاء الخارجية وتولد الكهرباء في نفس الوقت. في الوقت الحالي، يمكن لفريق البحث تشكيل عناصر بألوان مختلفة (أحمر، أخضر، أصفر أو أي شيء آخر)، مما يزيد من آفاق تطبيقاتها في فن الديكور".
وبحسب تصريح جامعة البحوث الوطنية لوكالة "سبوتنيك"، فإن العلماء يخططون لمواصلة العمل على تركيب الأصباغ العضوية الجديدة وزيادة كفاءة العناصر التي تم إنشاؤها في ظل ظروف الإضاءة الاصطناعية.