Новое исследование, выполненное в Университете Северной Каролины (NC State) с применением метода резонансного рассеивания мягких рентгеновских лучей, показывает, что энергия в сложных органических солнечных элементах переносится более эффективно если молекулы донора ориентированы в направлении молекул акцептора.
Этот результат может оказаться полезным при проектировании более эффективных и экономически приемлемых технологий органических солнечных батарей.
Эффективность таких устройств зависит от того, насколько просто экситон, псевдочастица, генерируемая при поглощении света, находит интерфейс между донором и акцептором. На этой границе экситон преобразуется в заряды, которые накапливаются на электродах, создавая электроэнергию.
В реальности этот процесс усложняется поскольку слои доноров и акцепторов могут смешиваться, смыкаться, образуя домены. Сами молекулы могут иметь различную форму и быть по-разному ориентированными друг к другу. Все это сильно затрудняет задачу измерения важных характеристик структуры органических батарей.
Работа сотрудников NC State, как указывается в статье, вышедшей 6 апреля в журнале Nature Photonics, «предоставляет метод измерения такой молекулярной ориентации, позволяет оценивать даваемый эффект, а также осуществлять настройку ориентации и управление ею».
«Мы считаем, что ориентация «лицом к лицу» создает благоприятные условия для переноса заряда и препятствует рекомбинации или потере заряда в органических солнечных элементах, — пишет один из авторов, Харальд Аде (Harald Ade). — Хотя, что конкретно происходит на молекулярном уровне, пока доподлинно неизвестно».