Органические фотоэлементы — многообещающая и экономичная технология генерации солнечной энергии. Но ее производительность ограничивает проблема спада преобразования энергии из-за рекомбинации носителей заряда. Исследователи из Китая нашли решение, разработав новую стратегию проектирования, которая успешно снизила сокращение КПД и позволила добиться рекордной эффективности.

Наиболее производительные органические фотоэлементы, разработанные учеными Университета Гонконга, достигли уровня преобразования 19%, а вскоре команда рассчитывает преодолеть отметку в 20%, сообщает Science Daily. Это открытие может привести к появлению органических солнечных батарей на рынке.

Считается, что технология солнечных элементов на основе органических полупроводников может обеспечить экономическую эффективность чистой энергетики благодаря низкой токсичности и высокой молекулярной приспособляемости в светочувствительных материалах. Сегодня самые современные органические фотоэлементы имеют структуру «объемного гетероперехода», состоящую из доноров и акцепторов электронов, перемешанных в активном слое устройства. Под действием солнечного света его энергия создает экситоны, которые затем распадаются на свободные электроны и дырки на интерфейсе донор-акцептор, создавая носители зарядов фототока и, следовательно, электричество.

Однако если эти носители зарядов, вместо того чтобы попасть к электродам, снова встречаются на интерфейсе, они могут воссоединиться и образовать так называемый низкоэнергетический триплетный экситон (Т1), который вызывает потерю энергии в виде тепла. Этот процесс серьезно ограничивает максимальный предел КПД органических фотоэлементов. Команда исследователей из Гонконга преодолела это препятствие, разработав новую стратегию производства, которая подавляет образование Т1 и минимизирует потери в результате рекомбинации. Они убеждены, что их открытие обеспечит надежный фундамент для развития органической фотовольтаики.