Солнечная энергия преобразуется, становясь гибкой, легкой и прозрачной.

Мадрид, 8 июля (EFE). — Окна, генерирующие энергию с помощью солнечного света, теплицы, вырабатывающие электричество при выращивании продуктов питания... Помимо солнечной технологии на основе кремния — эффективного материала, имеющего ограничения в использовании, — появляется новое направление: молекулярная фотоэлектричество.

Новый гибкий и легкий маршрут «обещает достичь тех мест, куда не смогли добраться более традиционные», — рассказал изданию Efe Томас Торрес, лауреат Национальной премии по химии имени Энрике Молеса 2024 года.

В небольших масштабах молекулярная солнечная технология «с эффективными и адаптированными решениями» может преобразовать электронику, архитектуру или сельское хозяйство, объясняет престижный ученый в интервью Efe. На прошлой неделе король Фелипе вручил ему одну из Национальных исследовательских премий 2024 года в категории «Химическая наука и технологии».

«Пример теплиц особенно показателен». В наши дни, когда солнце становится слишком жарким, «окна открываются», чтобы не допустить перегрева, траты энергии и ресурсов.

«Если покрыть стены теплицы этими органическими пленками, можно снизить температуру, вырабатывать электроэнергию и поддерживать достаточное количество света для растений», — говорит Торрес.

Традиционная солнечная энергия основана на кремнии — высокоэффективном материале, но обладающем характеристиками, которые затрудняют его применение на определенных поверхностях: он жесткий, тяжелый и темный.

Напротив, молекулярная фотоэлектричество, которая все еще находится в стадии разработки и в которой предстоит решить множество проблем, в основном базируется на органических материалах.

По словам почетного профессора органической химии Автономного университета Мадрида (UAM) и старшего научного сотрудника IMDEA Nanoscience в Мадриде, они позволяют создавать «гибкие, легкие и даже прозрачные устройства», открывая новые возможности.

Молекулярная солнечная технология на основе органических и пероксидных материалов «изначально не предназначена для крупномасштабного производства электроэнергии. Она хрупкая, менее долговечная и в некоторых случаях все еще содержит свинец или чувствительна к влажности и теплу», — предупреждает плодовитый исследователь, имеющий более 650 публикаций и пятьдесят патентов, а также имеющий почетные степени университетов Иваново (Россия) и Мигеля Эрнандеса (Эльче).

Среди его предыдущих наград — золотая медаль Королевского испанского химического общества (2013 г.), премия Мигеля Каталана Мадридского сообщества (2017 г.) и немецкая премия Александра фон Гумбольдта — JC Mutis в 2023 г.

Что такое молекулярная фотовольтаика?

По словам Торреса, молекулярная фотоэлектричество — это способ использования солнечного света для выработки электроэнергии с использованием органических или углеродных материалов.

Уже существует несколько семейств органических и органо-неорганических солнечных элементов, таких как полимерные, сенсибилизированные красителем (DSSC) или перовскитные (PSSC), которые начинают появляться в коммерческих продуктах, таких как технологичная одежда или умные окна.

На протяжении десятилетий Торрес исследовал различные молекулярные методы захвата солнечного света и преобразования его в электричество. Его текущая работа также включает попытки имитировать искусственный фотосинтез, способность растений преобразовывать солнечный свет в энергию и материю.

Хлорофилл имеет структуру, основанную на порфирине, макроциклической органической молекуле с огромным потенциалом. «Его имитация может открыть значительные возможности на энергетическом уровне», — отмечает Торрес.

Профессор признается, что очень благодарен за новую награду; это признание многолетнего труда, тем более, что все достижения стали результатом командной работы с тесными соавторами.

Взаимодействие с другими междисциплинарными исследовательскими группами, как испанскими, так и международными, также имело основополагающее значение. «Ничего из этого нельзя достичь в одиночку», — утверждает он.

Глобальный энергетический контекст

По словам ученого, чрезвычайная ситуация с климатом, недавние отключения электроэнергии и перегрузка электросетей в некоторых странах создают глобальный контекст, который лишь подчеркивает острую необходимость диверсификации источников энергии.

«Солнце — величайший источник энергии, который у нас есть. Его нельзя тратить впустую. Технологии позволяют нам использовать его распределенным, комплексным и чистым способом», — утверждает ученый.

Кремниевые солнечные панели уже миллионами установлены на крышах домов, солнечных фермах и промышленных парках. По словам эксперта, новое поколение солнечной энергии отличается от молекулярной фотовольтаики не только своей химической основой, но и универсальностью и легкостью.

«Молекулярные материалы можно наносить в виде пленок толщиной с пищевую пленку. Они могут адаптироваться к любой поверхности», — объясняет Торрес.

Это позволяет производить окна, которые генерируют энергию, одновременно пропуская свет, интеллектуальные устройства, заряжающиеся от окружающего света, и теплицы, которые используют солнце не только для выращивания растений, но и для обеспечения работы предприятия.

Торрес не может представить себе будущее без кремния, по крайней мере сейчас. «У каждой технологии будет своя ниша. Кремний продолжит играть ключевую роль в крупных установках, но в мобильных устройствах, умной одежде или сложных городских средах молекулярная технология имеет смысл», — подчеркивает он. EFE

aqr-esl/ess