Ученые Американского Рутгерского университета совершили открытие, касающееся энергонесущих частиц, генерируемых пучками света. Оказывается, эти самые частицы могут активно перемещаться не только в кремневых полупроводниках, но и в их органических копиях. Все это дает возможность создавать солнечные элементы на основе органического материала.

акие элементы намного дешевле кремниевых, и, к тому же, не относятся к плоховозобновляемым ископаемым. Органические полупроводники также позволяют значительно изменить конфигурацию батарей и сделать ее более экономичной, благодаря выпуску их в виде тонких листов заданной площади.

Раньше считалось, что в органических полупроводниках частицы перемещаются на расстояние не более 20 нм и со скоростью, по сравнению с кремниевыми аналогами, менее чем в тысячу раз. Но ученые доказали, что это не так. Они открыли, что экситоны – особые квазичастицы, образующиеся при поглощении фотонов полупроводником, способны перемещаться так же далеко в органическом полупроводнике рубрене, как и в обычном кремниевом. Экситон представляет собой водородоподобную наночастицу, свободно мигрирующую по кристаллу полупроводника и при этом, не зависящую от переноса электрического заряда и даже массы. Однако, существует не только свободный, но и связанный экситон, который находится в узлах кристаллической решетки. Он создает фотонапряжение только при ударе об этот самый узел. И перемещаются они на очень маленькие расстояния. Именно этим и объясняется более раннее мнение ученых о низкой эффективности подобных органических полупроводников. Теперь же можно с уверенностью утверждать, что существуют и свободный экситон, которые обладают большим потенциалом и предоставляет новые возможности.

На сегодняшний день при использовании обычных батарей мы теряем 99% поступаемой солнечной энергии. Если увеличить эффективный ее процент хотя бы до 20–30%, то на данном этапе становления человечества фактически отпадет надобность в использовании других источников энергии. Но для этого необходимо создать подходящий неорганический полупроводник, который будет эффективным и недорогим. А вышеупомянутый рубрен подходит только для лабораторных экспериментов ввиду своей низкой устойчивости. Но теперь ученые хотя бы знают, что и с какой целью они ищут.