Органические солнечные панели: новый механизм повышает их эффективность

Органическая солнечная энергетика получила шанс догнать кремниевую

Международная команда ученых выяснила, почему органические солнечные панели до сих пор уступают кремниевым в производительности и нашла способ преодолеть это ограничение. По их оценкам, это может способствовать достижению эффективностью свыше 20% для таких элементов, что приблизит их к традиционным солнечным панелям. Исследование было проведено специалистами из Швеции, Германии и Института Пауля Друде.

Органические солнечные панели рассматриваются как перспективная технология: они более экономичны в производстве, проще в изготовлении и используют более доступные материалы. Однако существует проблема — при увеличении напряжения общий КПД снижается. И наоборот: при повышении КПД необходимо жертвовать напряжением.

Ученые определили, что причиной этого является поведение экситонов. Это «связанные пары» электронов и положительных зарядов, которые образуются, когда свет взаимодействует с материалом. Пока эти пары не разделяются, электрический ток не может нормально формироваться.

Выяснилось, что ключевым фактором является продолжительность жизни таких экситонов и количество энергии, теряемой при их разделении. Увеличив их «время жизни», можно снизить потери и устранить основной конфликт между напряжением и эффективностью.

Чтобы протестировать эту идею, исследователи разработали новые материалы и собрали экспериментальные солнечные элементы. Они продемонстрировали, что возможно добиться одновременно высокого напряжения и хорошего КПД — без привычного компромисса.

Авторы исследования полагают, что это открытие может способствовать созданию более эффективных и доступных солнечных батарей нового поколения и ускорить их внедрение из лабораторий в реальную практику.