Выдающаяся эффективность материала, предложенного специалистами из Лехайского университета, сводится к уникальному свойству «состояний промежуточной полосы», особым уровням энергии внутри электронной структуры материала, идеальной для преобразования света в энергию. В новом материале промежуточные состояния позволяют улавливать энергию света, которую не поглощают традиционные солнечные элементы из-за отражения и нагрева.

Между слоями двухмерных материалов из селенида германия и сульфида олова ученые поместили «ван-дер-ваальсовы щели», которые заполнили атомами нульвалентной меди для придания фотоэлементу большей эффективности.

После тщательного компьютерного моделирования был создан прототип. В испытаниях он проявил высокую скорость отклика и повышенную эффективность, и зарекомендовал себя как многообещающий материал для передовых солнечных панелей с высоким уровнем преобразования солнечной энергии в электрическую, пишет IE.

Коэффициент поглощения составил 80%, внешняя квантовая эффективность — 190%. Этот параметр превосходит максимальную теоретическую эффективность, установленную пределом Шокли — Квиссера для традиционных фотоэлементов на основе кремния.

Правда, внедрение этого материала в уже существующие процессы производства фотоэлементов потребуют дополнительных исследований и ресурсов.

Международная команда ученых спроектировала органический фотоэлемент с акцептором на основе селена вместо более распространенных нефуллереновых акцепторов. Новая разработка позволяет сократить рекомбинационные потери, ускорить перенос дырок и улучшить диэлектрическую постоянную. В итоге существенно повышается эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую — до 19%. При этом выросла долгосрочная стабильность элемента.