19/11/2014

Полимерные солнечные фотоэлементы становятся доступнее

Серийное производство высокоэффективных органических солнечных элементов стало доступным благодаря агрегации с управляемой температурой семейства новых полупроводящих полимеров. Новая технология разработана исследователями университетов северной Каролины и Гонконга.

Полимерные солнечные фотоэлементы формируются на основе точно рассчитанной смеси полимерных доноров и фуллереновых акцепторов. Фотоэлемент создается при помощи введения растворителя в полимер и фуллерен до тех пор, пока смесь не станет жидкой. После этого, полученная жидкость распределяется тонким слоем по поверхности. По мере испарения растворителя полученный слой затвердевает, а донорский материал образует тончайшие упорядоченные скопления, связанные с другими, неупорядоченными донорскими молекулами и акцепторами, расположенными вокруг них. На сегодняшний день, наиболее эффективные органические солнечные фотоэлементы производятся при использовании одного из двух различных фуллеренов.

Исследователи, ранее изучавшие морфологию солнечных элементов, обнаружили, что размеры скоплений в рамках донорского слоя и агрегация (или взаимодействие между соседними молекулами в слоях) – являются основными факторами, влияющими на КПД фотоэлемента. В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, учёные показали, что размеры и процесс агрегации в новых структурах сильно зависят от температуры. Также исследователи отметили, что рекордный уровень КПД до 10,8 % (по сравнению с предыдущим достижением в 9,8 %) достижим при замещении ряда фуллеренов.

Получение данных о влиянии температуры на агрегацию и морфологию фотоэлементов позволило экспериментировать с различными химическими соединениями в активном слое. Команда ученых добилась КПД в 10 % для различных 10-ти смесей с разной толщиной. Солнечные элементы нового типа совместимы с существующими методами серийного производства.

Версия для распечатки