Температурный контроль обеспечил рекордную эффективность солнечных батарей

Процесс агрегации новых полупроводниковых полимеров в условиях строгого температурного контроля, по мнению предложивших его сотрудников Университета Северной Каролины (NC State) и Гонконгского научно-технического университета может стать ключом к созданию органических солнечных батарей высокой эффективности и дешевых в массовом производстве.

Полимерные солнечные батареи создаются добавлением растворителя в смесь полимерного донорного и фуллерена — акцепторного материалов, и нанесением полученной жидкости на поверхность будущего фотоэлектрического устройства. С испарением растворителя тонкий слой отвердевает, а донорный материал образует мельчайшие высокоорганизованные кластеры, соединяющиеся между собой другими, неупорядоченными молекулами донора и окутанные акцептором.

Самые эффективные современные органические солнечные батареи (с КПД 9,8%) получают, используя всего один или два разных фуллерена.

В статье, опубликованной в Nature Communications, физики Харальд Аде (Harald Ade) и Вэй Ма (Wei Ma) из NC State вместе с командой химиков из Гонконга установили, что на размер кластеров и степень агрегации (взаимодействие между соседними молекулами в слое) в таких устройствах сильное влияние имеет температура. Они также показали возможность достижения рекордной (до 10,8%) эффективности применением множества разных фуллеренов и фотоактивной пленки большой толщины.

Такие солнечные батареи имеют практически идеальную морфологию активного слоя и не нуждаются в точном контроле толщины, а значит хорошо совместимы с существующими методами массового производства — штамповкой и рулонной обработкой. Исследование также открывает широкое поле для экспериментов с разнообразными химическими композициями полимерных солнечных элементов, что будет способствовать дальнейшему совершенствованию их функциональных характеристик.