Совершен важный прорыв в создании сверхтонких органических фотоэлементов
Logo
Cover

При помощи простого процесса японские ученые создали гибкий органический солнечный элемент, который за 3000 часов в атмосферных условиях ухудшается менее чем на 5% и сохраняет эффективность преобразования энергии 13%. До сих пор недолговечность таких элементов — они быстро разрушались под воздействием солнечного света, тепла и кислорода — была главным препятствием для их коммерческого использования.

Органическая фотовольтаика считается многообещающей альтернативой кремниевым пленкам, поскольку меньше загрязняет природу и дешевле в производстве. Сверхтонкие гибкие солнечные элементы особенно привлекательны — они могли бы обеспечить энергией носимую электронику или сенсоры роботов.

Однако обычно их КПД составляет от 10% до 12%, что значительно меньше, чем у кремниевых (25%) или жестких органических (17%) элементов. Кроме того, сверхтонкие элементы быстро разрушаются под действием солнечного света, тепла и кислорода, пишет EurekAlert.     

Ученые из Института физико-химических исследований добились высоких показателей производительности и долговечности сверхтонких солнечных элементов. В качестве донорного слоя они использовали полупроводящий полимер, разработанный японской компанией Toray Industries, и нефуллереновый акцептор для повышения тепловой стабильности. Затем они применили обычный процесс пост-отжига, при котором материал нагревается сначала до 90 градусов Цельсия, а потом — до 150. Этот метод повысил долговечность устройства, создав стабильное взаимодействие между слоями.

Исследование доказало, что сверхтонкие органические фотоэлементы можно использовать для стабильного получения электроэнергии в течение длительных отрезков времени и при неблагоприятных погодных условиях — при высокой влажности и температуре.

За 3000 часов работы под открытым небом их производительность ухудшилась менее чем на 5%, а эффективность преобразования энергии осталась на уровне 13%.   

Китайские ученые добились высоких результатов в производстве органических фотоэлементов большой площади — от 15,5% до 17% КПД, в зависимости от размера. Предложенное ими решение приближает эти элементы к массовому производству.