Полимерные солнечные элементы недороги в производстве, могут создаваться на стеклянной или пластиковой основе и монтироваться в крупномасштабные структуры. Они также более безопасны для окружающей среды, чем кремниевые аналоги. К сожалению, им присущ и ряд серьезных недостатков, таких как невысокая эффективность преобразования солнечной энергии и ее быстрая деградация. Считается, что реальную конкуренцию традиционным солнечным батареям полимерные устройства смогут составить если их эффективность будет увеличена до 10-15%.

В статье, вышедшей в Nature Photonics, Итару Осака (Itaru Osaka) и Кадзуо Такимия (Kazuo Takimiya), сотрудники Центра новых материалов RIKEN, сообщили о создании разновидности полимерной панели с объемным гетеропереходом (bulk-heterojunction), кпд преобразования которой достигает 10%.

Как рассказывает Осака, сначала ученые экспериментировали с разработанным ими материалом PNTz4T. При толщине активного слоя около 300 нм, эффективность преобразования достигала 8%. Неожиданное открытие было сделано, когда они испробовали обратную архитектуру, запуская свет через прозрачный анод, сделанный из оксида цинка. Такая схема обеспечила повышение эффективности, что нетипично для данной разновидности солнечных элементов.

При помощи оборудования синхротронной установки SPring-8 в г. Харима, ученые проанализировали структуру материалов батареи. Они обнаружили, что в инвертированной модели молекулы активного слоя имеют предпочтительную ориентацию «лицом вверх», которая способствует транспорту дырок через материал. «Мы полагаем, что в этом и состоит секрет успеха данного эксперимента», – заявил Такамия.

Важность этой работы, по мнению профессора японского института JAIST, Хидеюки Мурата (Hideyuki Murata), состоит в том, что она указывает путь, ведущий к созданию полимерных солнечных батарей с повышенной эффективностью преобразования энергии, пригодных для коммерческого использования.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI