Получен первый солнечный элемент из металл-органических материалов

Металл-органические структуры (MOF) состоят из двух элементов — металлических узловых точек и органических молекул — и имеют вид микропористых, кристаллических материалов. MOF представляют большой интерес для ученых, так как их функциональные характеристики можно настраивать, изменяя составные компоненты. За прошедшие 10 лет было разработано более 20 тыс. различных MOF, используемых главным образом доя хранения и разделения газов.

Команда ученых на базе Технологического института Карлсруэ (KIT) сообщила в журнале Angewandte Chemie о получении новых порфириновых MOF, которые обладают интересными фотофизическими свойствами: помимо эффективного генерирования носителей зарядов они демонстрируют высокую мобильность последних.

Расчеты, выполненные группой профессора Томаса Гейне (Thomas Heine) из бременского Университета Якобса, показывают, что исключительные показатели металл-органического солнечного элемента обусловлены формированием непрямых запрещенных зон, играющих важную роль в фотоэлектронике.

В природе порфирины используются как универсальные молекулы, например, в гемоглобине и хлорофилле, где эти органические пигменты преобразуют свет в химическую энергию.

Метод, разработанный в KIT, обеспечивает послойное выращивание кристаллического материала на прозрачной проводящей подложке с формированием однородной тонкой пленки, так называемой SURMOF. «Процесс SURMOF в принципе пригоден для непрерывного производства и позволяет покрывать большие пластиковые поверхности», — утверждает Кристоф Волль (Christof Wöll), директор Института функциональных интерфейсов KIT.

Механические свойства пленок MOF толщиной несколько сот нанометров позволяют изготовлять из них гибкие солнечные элементы или покрывать ими элементы одежды и другие деформируемые поверхности.

Исследователи рассчитывают в будущем существенно увеличить фотоэлектрическую эффективность этого материала, за счёт заполнения пор в кристаллической решетке молекулами, способными удерживать и высвобождать электрические заряды.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI