Найден новый способ улучшить эффективность солнечных батарей

Количество солнечной энергии, достигающее поверхности Земли, перекрывает потребности человечества почти в 3 тыс. раз. Но для того, чтобы конкурировать с энергией из ископаемого топлива, фотоэлектрические устройства должны преобразовывать свет в электричество с достаточной эффективностью.

Для полимерных ячеек, которые имеют значительно более низкую себестоимость, чем кремниевые, главным условием высокой эффективности долгое время считалась чистота двух зон ячейки — донора и акцептора.

Новый и, возможно, более простой способ увеличения КПД полимерных ячеек солнечных батарей предложила международная команда специалистов, работающая в Berkeley Lab.

«Мы показали, что даже области с невысокой чистотой, если они достаточно малы, могут улучшать производительность полимерных фотоячеек, — отметил Харальд Аде (Harald Ade), физик из университета Северной Каролины, возглавляющий это исследование. — Имеется своего рода удачный компромисс, оптимальное соотношение чистоты и размера зоны, достичь которого значительно легче, чем сверхвысокой чистоты».

Ученые экспериментировали с тонкими полимер-фуллереновыми пленками, получаемыми из раствора хлорбензена. Добавление растворителя приводило к уменьшения размеров доминантной области акцептора со 177 нм до, примерно, 34 нм. При этом регистрировался 42%-ный рост эффективности ячейки.

Контроль морфологии фотоячеек на мезо- и наноуровнях в этой работе впервые стал возможен благодаря применению Advanced Light Source (ALS), источников ультрафиолетового и рентгеновского излучения Berkeley Lab.

В будущем данная методика, о которой сообщается на страницах журнала Advanced Energy Materials, позволит более рационально совершенствовать конструкцию полимерных фотоэлектрических пленок для солнечных батарей.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365