Открыт способ создания недорогих пластиковых фотоэлементов

Американские учёные обнаружили новые свойства полупроводниковых материалов, которые пригодятся в создании эффективных и недорогих пластиковых солнечных батарей, сообщает Компьюлента.

Физик Виталий Подзоров и его коллеги из Университета Ратджерса (США) первыми наблюдали, как экситоны — квазичастицы, образующиеся при поглощении фотонов полупроводниками, — путешествовали в органическом ПП рубрене на расстояние от двух до восьми микрон. Это сравнимо с поведением экситонов в неорганических материалах — кремнии и арсениде галлия, используемых в солнечных элементах.

В перспективе солнечные элементы на основе этой технологии могут заменить кремниевые батареи.

«Органические полупроводники очень перспективны не только для солнечной энергетики, но и других целей — к примеру, изготовления видеодисплеев, поскольку их можно производить на больших листах, — подчёркивает Подзоров. — Но ограниченная фотогальваническая эффективность не позволяет им развернуться. Мы ожидаем, что наше открытие станет новым стимулом к исследованию и использованию этих материалов».

Экситоны состоят из электрона с отрицательным зарядом и дыры, то есть положительного заряда. Они могут генерировать фотонапряжение, попадая на границу или стык полупроводника. Затем электроны движутся в одну сторону, а дырки — в другую. Если диффузия экситона составляет лишь десятки нанометров, то фотонапряжение может возникнуть только вблизи стыка или границы. Этим и объясняется низкая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую в органических элементах.

Чистые кристаллы рубрена, изготовленные американскими физиками, пригодны только для проведения лабораторных экспериментов. Однако исследования показывают, что ограничения органических полупроводников можно снять, разработав новые материалы.

Результаты исследования ученых будут опубликованы в журнале Nature Materials, передает Science Daily.