Главная трудность в коммерциализации органических фотоэлементов заключается в увеличении площади модулей до размеров, пригодных для массового производства. В частности, не удается получить эффективные соединительные элементы, минимально снижающие КПД.
Обычно для решения этой проблемы создают серии соединений литографическим методом P1-P2-P3. Команда ученых из Академии наук Китая и ряда других вузов страны выполнила гравировку менее дорогим наносекундным лазерным методом, пишет PV Magazine.
Для начала они изготовили органический фотоэлемент на стеклянной подложке из тонкого слоя оксида индия-олова с оксидом цинка в качестве слоя транспорта электронов. Этот активный слой был сделан из полимерного материала на гетероструктуре (PM6:L8-BO: PC61BM), слоя оксида молибдена и контакта из серебра.
Затем исследователи оптимизировали параметры лазера для всех трех этапов формирования рисунка. Ширина соединения была уменьшена до 80 мкм, нижнего предела для наносекундного лазера. По этому показателю технология не уступает возможностям фемтосекундного лазера. Ученые ограничили ширину подэлемента 4,1 мм для максимального увеличения площади модуля и добились впечатляющего геометрического коэффициента заполнения 98%.
Созданный модуль размером 1 см² показал эффективность преобразования энергии 17,55%. С активной областью 11,08 см² эффективность устройства повысилась до 16,1% — наивысшего на сегодня значения для органических солнечных модулей.
«Фемтосекундные импульсные лазеры с их повышенной стоимостью и расходом энергии могут создавать потенциальные трудности, особенно, в крупномасштабных производственных процессах, — говорится в пресс-релизе. — Это исследование представляет недорогой и воспроизводимый способ производства высокопроизводительных модулей органических фотоэлементов».
Органические фотоэлементы изготавливаются из недорогих, экологически чистых, простых в производстве полимерных полупроводников. Однако получить из них и высокоэффективные, и долговечные элементы сложно. Открытие эффективного и стабильного полимерного фотоэлемента решает эту проблему и обещает стать более чистым и жизнеспособным решением для возобновляемой энергетики.
