Вчені зі Швеції та Китаю зробили подвійний прорив у створенні органічних фотоелементів, які будуть довговічні, ефективні та дешеві у виробництві.
Сучасні органічні фотоелементи перетворюють на електроенергію трохи більше 18% сонячного світла, а ліміт їхньої ефективності становить, за оцінками вчених, 24%. Теоретично вони дешевші у виробництві і менше забруднюють довкілля, ніж кремнієві, але не мають поки що достатньої стабільності. Інший недолік цих елементів – необхідність використання токсичних розчинів із відносно низькою точкою кипіння. Більш стійкі до температури речовини знижують енергетичну ефективність органічного сонячного елемента.
Міжнародна команда вчених зуміла виготовити фотоелемент за допомогою розчину з високою точкою кипіння і без токсичних інгредієнтів, продуктивність якого становить понад 17%.
До того ж у них вийшов сонячний модуль площею 36 кв.см із ККД понад 14%. Це максимальна ефективність для органічних фотоелементів із поверхнею понад 20 кв.см. Обидва ці прориви мають велике значення для комерціалізації сонячних елементів з органіки.
Коли органічний напівпровідник абсорбує сонячне світло у вигляді фотонів,
виникає збуджений стан. Електрони роблять стрибок на вищий енергетичний рівень і створюють дірки на нижчому рівні енергії. Проте вони не можуть повністю звільнитися, і електричний струм не виникає. Дослідники пропонують різні матеріали-акцептори, щоб звільнити електрони та запустити фотострум.
Кілька років тому китайські вчені розробили новий акцепторний матеріал Y6, що має високу ефективність в органічних фотоелементах.Нещодавно вони виявили, що молекула BTO посилює існуючі переваги Y6, а також забезпечує можливість виробництва сонячних елементів великої площі. Що й було експериментально підтверджено під час виготовлення модуля на 36 кв.см.
«Наша стратегія веде до чітких правил проектування для оптимізації взаємодії між органічними донорами та акцепторами у багатокомпонентних сумішах, що відповідають критичним вимогам для майбутнього розвитку органічних фотоелектричних технологій», - каже професор Яовен Лі з Університету Сучжоу.
Джерело hightech.plus
