Разработка гибридной электролитической солнечной ячейки на основе растительных реакционных центров фотосистемы 2 и исследование её эффективности

Солнечная энергетика - одно из основных направлений в развитии новых технологий для энергетики. Для реализации потенциальных возможностей солнечной энергетики необходимо создание высокоэффективных преобразователей энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Одной из возможных альтернатив (дорогим, сложным и экологически небезопасным в производстве) полупроводниковым материалам в солнечной энергетике, могут стать комплексы фотосинтетического аппарата растений или бактерий. Если рассматривать только первичные, фотофизические реакции фотосинтеза, то квантовый выход разделения зарядов в фотосинтетическом аппарате близок к 100%, а энергетический выход составляет 60-70%. Целью предлагаемого проекта является исследование молекулярных механизмов преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию в гибридных электролитических солнечных ячейках (СЯ) на основе комплексов изолированных реакционных центров (РЦ) фотосистемы 2 (ФС-2). Эти комплексы обладают рядом преимуществ. В них запасается наибольшая (2,3В) энергия в ходе разделения заряда, в сравнении с другими РЦ. Это позволяет так подобрать электролит и проводящий субстрат, чтобы напряжение холостого хода в полученных ячейках было больше, чем в других аналогичных СЯ. Комплекс РЦ ФС-2 раза в два меньше комплексов ФС-2, за счет чего будет легче иммобилизоваться в порах диоксида титана. Существенным преимуществом этих систем является отсутствие необходимости использовать линкеры для иммобилизации фотосенсибилизатора на проводящей подложке. Наш международный коллектив (России-Азербайджана) обладает успешным опытом аналогичных исследований, имеет необходимый задел; у российской группы имеется 25 уникальных химических соединений, способных принимать электрон от восстановленного первичного донора электрона, феофитина; для моделирования условий окружающей среды и изучения их действия на СЯ разработана и успешно используется установка, позволяющая снимать значения выходного сигнала постоянного тока СЯ в зависимости от температуры, интенсивности и спектрального состава света; у зарубежного коллектива имеется ряд новых синтетических Mn-органических комплексов, возможных эффективных доноров электрона. Вышеуказанные агенты представляются перспективными в качестве редокс активных компонентов гибридной электролитической солнечной ячейки.