Jedan od najčešćih organskih materijala u prirodi — lignin — može se koristiti za stvaranje stabilnih i ekološki prihvatljivih organskih solarnih ćelija. Istraživači sa Univerziteta Linkoping i Kraljevskog instituta za tehnologiju (KTH) sada su pokazali da se neobrađeni kraft lignin može koristiti da solarne ćelije budu još ekološki prihvatljivije i pouzdanije. Studija je objavljena u časopisu Napredni materijali.
Čini se da je sunčeva svetlost trenutno jedan od glavnih održivih izvora energije. Tradicionalne solarne ćelije napravljene od silicijuma su efikasne, ali imaju energetski zahtevan i komplikovan proizvodni proces koji može dovesti do opasnih hemikalija. Organske solarne ćelije su stoga postale vruća istraživačka oblast zahvaljujući niskoj ceni proizvodnje, maloj težini i fleksibilnosti, i stoga imaju mnoge primene, kao što je upotreba u zatvorenom prostoru ili pričvršćena za odeću za napajanje ličnih elektronskih uređaja.
Ali jedan problem je što su organske solarne ćelije napravljene od plastike ili polimera dobijenih iz nafte. Dakle, iako organski, oni nisu ekološki prihvatljivi koliko bi mogli biti.
Istraživači na Univerzitetu Linkoping i KTH sada su razvili organsku solarnu ćeliju u kojoj je deo sloja za transport elektrona koji je povezan sa katodom u solarnoj ćeliji napravljen od onoga što je poznato kao kraft lignin, koji se dobija direktno iz drvne pulpe. Iako je samo mali deo solarne ćelije trenutno napravljen od lignina, dugoročni cilj je izgradnja solarne ćelije skoro u potpunosti napravljene od drvenih materijala.
„Želimo da izgradimo efikasne, pouzdane, jeftine i ekološki prihvatljive solarne ćelije. Ova studija nam omogućava da pokažemo da je to moguće i prvi korak ka zameni današnjih materijala na bazi ulja alternativama na bazi drveta“, kaže Mats Fahlman, profesor na Laboratorija za organsku elektroniku (LOE) na Univerzitetu Linkoping.
U prethodnim studijama, hemijski modifikovani materijali na bazi drveta korišćeni su za povećanje pouzdanosti ili stabilnosti, kako u organskim solarnim ćelijama, tako i u solarnim ćelijama napravljenim od kristalnog materijala perovskita. U svojoj nedavno objavljenoj studiji, istraživači iz Linkopinga su koristili „sirovu“ verziju lignina, nazvanu kraft lignin, direktno ekstrahovanu iz drveta u procesu proizvodnje papira. Zajedno sa KTH analizirali su koji je molekularni sastav lignina najpogodniji za tu svrhu.
„Napravili smo materijal, ili kompozit, od kraft lignina koji treba da čini sloj katodnog interfejsa. Ispostavilo se da je to učinilo solarnu ćeliju stabilnijom. Prednost kraft lignina je u tome što ima sposobnost stvaranja mnogih vodoničnih veza. , što pomaže u stabilizaciji solarne ćelije“, kaže Kilun Zhang, glavni istraživački inženjer u LOE.
Organske solarne ćelije su već u upotrebi, uglavnom za unutrašnje aplikacije. Takođe mogu zameniti baterije u senzorima i sličnim niskoenergetskim uređajima. Prema Fahlmanu, ovo je prvi korak na tržištu organskih solarnih ćelija. Ova tehnologija se zatim može proširiti za veće primene kao što je snabdevanje čistom energijom. A njihova izgradnja od drvenih materijala učinila bi celu solarnu ćeliju ekološki prihvatljivijom.
„Organske solarne ćelije nikada neće biti najefikasnije. Ali njihova prednost je u tome što su netoksične, održive i jeftine. Ako imaju efikasnost od 15–20%, to je više nego dovoljno za većinu aplikacija“, kaže Fahlman.
