Коллаборация ученых из Швеции, Германии и Института Пауля Друде выявила фундаментальную причину отставания органических солнечных батарей от кремниевых и предложила элегантное решение этой проблемы. Согласно прогнозам исследователей, новая методика позволит повысить КПД органических элементов выше 20%, делая их серьезными конкурентами традиционным технологиям.
Органические панели обладают значительным потенциалом благодаря доступности компонентов и простоте производственных процессов. Однако долгое время разработчики сталкивались с непреодолимым барьером: попытка увеличить напряжение неизбежно приводила к снижению общей эффективности преобразования энергии, и наоборот.
В ходе глубокого анализа физики процессов специалисты обнаружили, что корень проблемы кроется в динамике экситонов — квазичастиц, представляющих собой связанные пары электрона и положительного заряда, возникающие под действием света. Для полноценного протекания тока эти пары должны успешно распадаться, что до сих пор сопровождалось значительными энергетическими потерями.
Исследователи установили, что ключевым рычагом управления является время жизни экситонов. Увеличив этот показатель, ученым удалось минимизировать потери энергии при разделении зарядов, тем самым устранив конфликт между напряжением и КПД.
Практические испытания с использованием экспериментальных образцов материалов подтвердили верность гипотезы: удалось добиться одновременного роста обоих показателей без вынужденных компромиссов. По мнению авторов, этот прорыв открывает путь к коммерциализации высокоэффективных и бюджетных солнечных панелей следующего поколения.
Источник: iXBT
