Группа ученых из Кембриджского университета совершила прорыв в области преобразования солнечной энергии. Исследователи открыли органический полупроводник, который способен чрезвычайно эффективно конвертировать свет в электрический ток, что открывает новые перспективы для развития солнечных панелей.
Об этом сообщает ProIT
Уникальные свойства органической молекулы P3TTM
Команда физиков под руководством профессора сэра Ричарда Френда и химиков под руководством профессора Хьюго Бронштейна сосредоточилась на исследовании органического полупроводника P3TTM. Они установили, что в этом материале, при плотном размещении молекул, возникают уникальные взаимодействия между непарными электронами. Именно эти взаимодействия позволяют преобразовывать фотоны в электрический заряд с эффективностью, которая ранее считалась достижимой только в неорганических материалах.
«Исследователи зафиксировали практически идеальную эффективность сбора электрического заряда, близкую к 100%.»
В отличие от традиционных органических материалов, где электроны в основном образуют пары и почти не взаимодействуют друг с другом, в P3TTM непарные электроны на соседних участках взаимодействуют особым образом. Они выстраиваются попеременно вверх и вниз, а под действием света один электрон может переходить на соседний участок, создавая положительные и отрицательные заряды, пригодные для использования в виде электрического тока.
Потенциал и перспективы новой технологии
Традиционные солнечные элементы для генерации электроэнергии требуют сочетания двух различных материалов — донора и акцептора электронов, что ограничивает их эффективность. Новый подход позволяет использовать лишь один органический материал, существенно упрощая конструкцию и открывая путь к созданию компактных и более доступных солнечных панелей.
В лабораторных условиях P3TTM продемонстрировал квантовый выход генерации заряда до 40% в определенной конфигурации. Наиболее впечатляющим стал тест с тонкопленочным солнечным элементом на основе P3TTM: эффективность сбора заряда была практически идеальной, приближаясь к 100%. Однако данные о общей эффективности преобразования энергии в этих экспериментах пока не опубликованы.
Этот научный прорыв может стать основой для создания нового поколения электронных устройств, которые самозаряжаются, а также способствовать развитию более дешевых и энергоэффективных солнечных панелей на основе органических материалов.
Тонкая пленка излучает красный свет из возбужденного состояния спин-радикальной органической полупроводниковой молекулы/Biwen Li/Cavendish Laboratory, University of Cambridge
Полные результаты исследования представлены в научном журнале Nature.