Солнечные лучи — источник доступной и чистой энергии, но современные методы ее преобразования дорогие и не слишком эффективные. Теоретический лимит фотоэлементов остается на уровне 33%. Многообещающий материал, открытый в США, создан при помощи синглетного расщепления фотовозбужденных электронов. Он способен увеличить КПД фотоэлементов до 44%, сообщает EurekAlert.

Ученые модифицировали некоторые из молекул широко распространенных промышленных пигментов и создали самособирающиеся материалы. Это процесс заставляет молекулы соединяться определенным образом, что позволяет пигментам, абсорбирующим фотоны, сцепляться и обмениваться энергией — или возбуждать — соседние молекулы. Затем электроны расцепляются, так что их можно собрать как солнечную энергию.

Всего у исследователей получилось из сочетания двух пигментов шесть структур, которые они изучили под электронным микроскопом и спектроскопом.

И обнаружили, что каждая комбинация обладает небольшим отличием в геометрии, которое воздействует на возбужденные состояния пигмента, свойства синглетного расщепления и количество собранных электронов.

Способность этих материалов к самосборке позволит сократить время и затраты на производство солнечных элементов. Новый технологический процесс может стать более экономически выгодным, чем современные методы, основанные на молекулярном синтезе.

Ученые из семи стран описали способ наиболее эффективного производства фотоэлементов из органики. С помощью этих инструкций органические фотоэлементы можно сделать сравнимыми по эффективности с другими типами фотоэлементов, их теоретический лимит также равен 33%.