Новые полимерные наноструктуры бьют рекорды по переносу энергии
Logo
Cover

Ученые из университетов Бристоля и Кембриджа нашли метод создания полимерных полупроводящих наноструктур, которые поглощают свет и переносят энергию эффективнее, чем существующие аналоги. Это открытие может проложить путь новому поколению солнечных элементов и фотодетекторов.

109310

Легкие полупроводящие пластмассы широко используются сейчас в производстве дисплеев для смартфонов, телевизоров и мониторов. Однако их применение в фотоэлементах для конверсии солнечного света в электричество — намного более сложная задача, пишет Phys.org.

Под воздействием солнечного излучения электроны должны совершить переход, чтобы их энергию можно было «собрать» и до того, как они растеряют ее впустую. В таком фотовозбужденном состоянии они проходят в полимерных полупроводниках около 10 нм, и конструкция солнечного элемента должна учитывать это расстояние.

Однако химики кембриджской лаборатории изобрели новый способ создания высокоорганизованных кристаллических полупроводниковых структур при помощи полимеров. И расстояние, которое проходят фотовозбужденные состояния, достигла у них 200 нм, то есть увеличилась в 20 раз. Это важно потому, что толщина материала, необходимого для полного поглощения рассеянного света, делает эти полимеры более пригодным материалом для солнечных элементов и фотодетекторов.

«Увеличение эффективности произойдет по двум причинам: во-первых, поскольку частицы высокой энергии движутся дальше, их проще „собирать“; и, во-вторых, мы можем теперь изготавливать слои в 100 нм толщиной, то есть минимального размера для поглощения всей энергии света — так называемой глубины оптического поглощения. Ранее, в слоях такой толщины, частицы не могли проходить достаточного глубоко, чтобы достигать поверхности», — говорит Джордж Уайтелл из Бристольской школы химии.

Теперь исследователи планируют создать структуры еще большей толщины, превышающей глубину оптического поглощения, чтобы разработать на их основе прототип новых солнечных элементов, которые позволят человечеству полностью отказаться от ископаемого топлива.