Органические солнечные элементы - устройства на основе углеродных соединений, которые преобразуют свет в электричество, - считаются перспективной альтернативой кремниевым панелям. Они легче, дешевле и гибче, но обычно уступают кремнию по эффективности превращения света в ток и служат меньше. Один из способов улучшить их работу - нанести специальное тонкое покрытие между светопоглощающим слоем и электродом, собирающим заряд. От того, как расположены молекулы этого покрытия, зависит, насколько легко заряд дойдёт до электрода.

Группа учёных из Пекинского химико-технологического университета, Китайской академии наук и Университета Линчёпинга (Швеция) разработала двухстадийный подход к управлению ориентацией молекул такого покрытия. Сначала светопоглощающий слой обрабатывают растворителем метанолом, а затем наносят материал покрытия, растворённый в другом растворителе - трифторэтаноле, и распределяют его центрифугированием. В результате молекулы промежуточного слоя выстраиваются более вертикально по сравнению с обычными методами нанесения.

Метод проверили на органических солнечных элементах разного состава и с разными материалами покрытия - во всех протестированных комбинациях он работал. Согласно статье в журнале Nature Energy, предложенный способ позволил достичь сертифицированной эффективности 20,65% и коэффициента заполнения 82,7% в бинарных органических солнечных элементах. Коэффициент заполнения - это показатель, насколько полно элемент использует свой потенциал; чем он выше, тем меньше потерь.

Авторы поясняют, что метод спектроскопии суммарной частоты (способ наблюдения за ориентацией молекул) показал преимущественно перпендикулярное расположение молекул промежуточного слоя. Это повысило поверхностный потенциал и снизило сопротивление переносу заряда. Исследователи подчёркивают важность контроля ориентации молекул для улучшения характеристик устройств, но отмечают, что их подход ещё предстоит проверить на панелях большего размера и в условиях реального производства. О промышленном выпуске или сроках появления таких панелей на рынке речи пока не идёт.

Источник: Tech Xplore