Исследователи из Калифорнийского университета разработали солнечные элементы с использованием органических компонентов и установили их в теплицах, чтобы продемонстрировать пример использования в агротехнике. Результаты из работы опубликованы в журнале Nature Sustainability.
Поскольку страны по всему миру ищут способы отказаться от ископаемого топлива, солнечная энергия является одним из возобновляемых источников энергии, к которым все стремятся подключиться. Однако развертывание крупных солнечных ферм конкурирует с необходимостью прокормить растущее население планеты. Вот тут-то и появляется область агротехники.
Метод допускает двойное использование имеющейся земли и позволяет производить солнечную энергию наряду с сельским хозяйством. Эта область все еще находится в зачаточном состоянии, и необходимы дальнейшие инновации, чтобы сделать ее мейнстримом. Органические солнечные элементы могли бы стать одним из таких нововведений.
Традиционно солнечные элементы изготавливаются из неорганических веществ, таких как кремний, которые нелегко разлагаются и считаются одной из будущих проблем, с которыми человечеству придется столкнуться через несколько десятилетий.
Исследовательская группа обратилась к органическим материалам, то есть к материалам, содержащим углерод в качестве одного из компонентов для изготовления солнечных элементов. Этот метод, однако, имеет недостаток, заключающийся в том, что падающий солнечный свет вызывает окисление органических компонентов, приводя к их распаду и значительно снижая их эффективность.
Команда обратилась к другому природному материалу, L-глутатиону, чтобы добавить слой к органическим солнечным элементам, чтобы преодолеть это. Слой L-глутатиона предотвращает окисление материалов и сохраняет их эффективность даже после 1000 часов непрерывного использования.
Чтобы протестировать свои полупрозрачные органические солнечные элементы, исследователи использовали их в прототипах небольших теплиц, где они также выращивали такие культуры, как пшеница и брокколи. Чтобы продемонстрировать эффективность элементов, исследователи использовали прототип контрольной теплицы, в которой использовались неорганические или обычные солнечные элементы. Исследователи обнаружили, что урожай в теплице с органическими солнечными элементами вырос больше, чем в обычной теплице.
Исследователи также подозревают, что слой L-глутатиона блокировал попадание ультрафиолетовых и инфракрасных лучей на растения. Ультрафиолетовые лучи могут подавлять рост растений, в то время как инфракрасные могут нагревать теплицу, увеличивая потребность растений в воде. Ни того, ни другого не произошло в теплице с органическими солнечными батареями.