Новый дизайн повысил эффективность органических солнечных батарей

Учёные из университета Тиба в Японии нашли способ сократить потери энергии в органических солнечных элементах

Органические солнечные элементы — лёгкая и гибкая альтернатива традиционным кремниевым панелям. Их можно использовать для питания носимой электроники, солнечных окон и поверхностей сложной формы. Однако до сих пор они уступали кремниевым по эффективности из-за больших потерь энергии при преобразовании солнечного света в электричество.

Исследователи выявили термодинамический предел генерации фототока и выяснили, что применение более жёстких донорских молекул позволяет сократить потери напряжения. В ряде устройств такие молекулы снизили эффективную энергию связывания при переносе заряда до 0,1 электронвольта или меньше — это повысило эффективность разделения зарядов.

Учёные создали упрощённые органические солнечные элементы с отдельными слоями доноров и акцепторов. Они протестировали пять донорских материалов с разной структурой и степенью жёсткости в сочетании с 15 акцепторными материалами. С помощью спектроскопии измерили энергии ионизации доноров и сродство к электрону акцепторов в твёрдом состоянии — это позволило определить энергетические уровни материалов в условиях, близких к работе реального солнечного элемента.

По словам профессора Хирохико Фукагавы, в перспективе такие элементы сделают сбор солнечной энергии более практичным для лёгких, гибких устройств и в условиях ограниченного пространства. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Materials.

Ранее по теме: Органические солнечные элементы стали эффективнее и долговечнее

Источник: Interesting Engineering