На сегодняшний день дешёвые солнечные батареи на основе органических материалов являются наиболее перспективными с точки зрения замены уже существующих неорганических фотовольтаиков. К тому же всё большую популярность, благодаря своим более высоким характеристикам по сравнению с обычными солнечными батареями, приобретают солнечные батареи на основе красителей. К примеру, эффективность такого рода солнечных батарей составляет более 11%. Однако растворители, используемые в электролитах данных батарей, обычно являются легколетучими, что требует при создании панели солнечных батарей дополнительных мер предосторожности. Решение данной проблемы – применение эвтектических расплавов ионных жидкостей, хотя и здесь до недавнего времени был целый ряд трудностей, связанных с повышением эффективности работы устройств.
Авторы работы использовали в качестве эвтектических расплавов различные смеси органических йодидов в качестве основного компонента электролита. При этом вязкость расплава иодидов должна быть низкой настолько, насколько позволяют ограничения, связанные с массопереносом фототока и коэффициентом заполнения при работе солнечной батареи.
Было выбрано 3 наиболее перспективных солей: иодиды 1-пропил-3-метилимидазола (PMII), 1-этил-3-метилимидазола (EMII) и 1,3-диметилимидазола (DMII); также в смеси добавлялся тетрацианоборат 1-этил-3-метилимидазолина (EMITCB). Результаты измерений зависимости проводимости от температуры представлены на рисунке 1.
Было выбрано несколько различных составов для получения расплавов: расплав I, PMII/I2 (24:1); расплав II, DMII/EMII/AMII/I2(8:8:8:1); расплав III, PMII/EMITCB/I2 (24:16:1.67); расплав IV, DMII/EMII/EMITCB/I2 (12:12:16:1.67). Далее с помощью уравнения Стокса-Эйнштейна (рис.2) были построены кривые зависимости коэффициента диффузии от коэффициента текучести (рис.3). После данных экспериментов было изготовлено 2 устройства с составами электролитов: А - DMII/EMII/AMII/I2/NBB (N-бутилбензоимидазол)/GNCS (тиоцианат гуанидина) (8:8:8:1:2:0.4); B - DMII/EMII/EMITCB/I2/NBB/GNCS (12:12:16:1.67:3.33:0.67). Экспериментальные данные для данных устройств представлены на рисунках 4-6. Максимальная эффективность – 8,2%.
Учёные уверены, исследования в этой области нанотехнологий позволят в скором времени разработать технологию массового производства высокоэффективных солнечных батарей.
