Существующие варианты солнечных батарей построены на основе кремния – достаточно дорогостоящего материала. А ячейка Гретцеля использует дешевые и легкодоступные органические красители.

Принцип действия ячейки Гретцеля

Конструктивно ячейка Гретцеля состоит из пластинки электропроводящего стекла, на которую нанесен слой белил из диоксида титана, являющегося полупроводником. Поверх белил располагается слой специального органического красителя, а к стеклу подведены токоприемники. Особенностью красителя является то, что под воздействием солнечного света он выделяет электроны.

Через слой полупроводника электроны могут двигаться только в одном направлении – к токоприемнику. Таким образом, при достижении порогового значения количества выделяемых электронов образуется электрический ток, который течет от верхнего слоя ячейки к нижнему.

Объединив несколько ячеек в одну систему, можно создать на их основе полноценную солнечную батарею. Ее прототип впервые был продемонстрирован еще 1994 году изобретателем Михаилом Гретцелем. Однако по ряду причин в настоящее время коммерческое использование таких батарей еще невыгодно.

Преимущества и недостатки батареи

Главным недостатком органических батарей является их крайне низкий КПД – всего 10%, тогда как кремниевые варианты обеспечивают по 40-50%. Да и срок службы слоя органического красителя не более 1-2 лет, тогда как кремниевые батареи успешно работают в течение 25-30 лет. Стоимость производства красителя невелика, но пока еще не настолько, чтобы сделать органические батареи более рентабельными, чем кремниевые.

Однако недавно ученые из университета Роуана в США сумели создать аналог такого красителя на основе хлорофилла и других порфиринов – природных солнечных батарей. Причем процесс из получения очень дешев, что вкупе с малой стоимостью титановых белил и электропроводящего стекла позволяет создавать недорогие солнечные батареи.

Теоретически, в улучшенном варианте ячейка Гретцеля легко сможет стать основным источником энергии для солнечных районов планеты. Все ее компоненты стоят весьма недорого и могут быть произведены без использования сложного оборудования. А конструкция самой батареи позволяет монтировать ее практически на любой поверхности и легко модернизировать при необходимости.