Фінські вчені з Університету Турку розробили інноваційну біоплівку з барвником, отриманим із лушпиння червоної цибулі. Ця біоплівка здатна ефективно захищати сонячні батареї від руйнівного впливу ультрафіолетового випромінювання, перевершуючи за характеристиками традиційні пластикові плівки.
Про це розповідає ProIT
Переваги біоплівки з лушпиння цибулі над пластиковими захисними матеріалами
У співпраці з Університетом Аалто і Університетом Вагенінгена фінські дослідники створили захисний шар на основі водного екстракту лушпиння червоної цибулі. Основне завдання такого покриття — блокувати ультрафіолетове випромінювання, яке прискорює деградацію чутливих компонентів сонячних елементів, зокрема електролітів у DSSC (сенсибілізованих барвником сонячних елементах). Зазвичай для захисту застосовують плівки з поліетилентерефталату, але вони швидко руйнуються під впливом сонця й важко піддаються переробці.
Натомість нова біоплівка на основі наноцелюлози (матеріалу, отриманого з деревини), пофарбована екстрактом з лушпиння цибулі, здатна блокувати до 99,9% ультрафіолету з довжиною хвилі до 400 нм. Водночас вона зберігає прозорість для видимого та ближнього інфрачервоного світла: понад 80% світла в діапазоні 650–1100 нм проходить крізь фільтр, що важливо для ефективної роботи сонячної батареї.
“Наноцелюлозні плівки, оброблені барвником червоної цибулі, є перспективним варіантом у тих випадках, коли захисний матеріал повинен бути на біологічній основі”, — зазначає науковий співробітник з Університету Турку Рустем Нізамов.
Тривалість служби та унікальні властивості нового біофільтра
Проведені випробування довели, що біоплівка з лушпиння цибулі має значну довговічність. Її піддавали дії штучного сонячного світла протягом 1000 годин, контролюючи стан як самого фільтра, так і захищених ним сонячних елементів. Моделювання показало, що така плівка (типу CNF-ROE) може продовжити термін служби сонячного елемента до приблизно 8,5 тисяч годин, у той час як пластикові фільтри забезпечують роботу лише протягом 1,5 тисяч годин. Плівка зберігала колір і захищала електроліт від деградації значно ефективніше за аналогічні матеріали.
Дослідники також порівняли ефективність з іншими біофільтрами — з іонами заліза та наночастинками лігнину. Хоча вони спочатку показували перспективні результати, проте швидко втрачали захисні властивості під дією ультрафіолету. На відміну від них, плівка CNF-ROE відзначалася стабільністю, прозорістю та міцністю. Експерти пов’язують це з наявністю антоціанів у червоній цибулі, які добре поглинають ультрафіолетове випромінювання, а також із вмістом флавонолглікозидів і фенольних кислот, що підсилюють стабільність матеріалу.
Науковці планують застосовувати ці біоплівки для виготовлення біорозкладних сонячних елементів, які будуть використовуватися у переносних пристроях або дистанційних датчиках. Це стане особливо актуальним у випадках, коли подальша переробка пристроїв є недоцільною. Водночас, попит на екологічні та довговічні матеріали для сонячних панелей зростає, оскільки більшість комерційних модулів досі використовують пластикові плівки.
Особливу увагу вчені приділяють і новим типам сонячних елементів, зокрема перовскітним, що залишаються дуже вразливими до ультрафіолету й потребують ефективного захисту. Біорозкладані матеріали з лушпиння червоної цибулі можуть суттєво підвищити довговічність та екологічність майбутніх сонячних технологій, одночасно використовуючи відходи харчової промисловості.
Результати дослідження були опубліковані у журналі Applied Optical Materials.