Солнечные элементы на органической основе могут быть эффективными

Перед учеными стоит задача разработки органического фотогальванического элемента, эффективность которого составит не менее 10%; продемонстрировать образец с такими характеристиками еще никому не удавалось. При изготовлении большинства таких элементов исследователи сначала создают тонкую пленку из смеси двух веществ, а затем нагревают ее; в ходе нагрева в объеме пленки образуются «пузырьки» и каналы (можно сравнить этот процесс с выпеканием изделий из теста), которые и определяют свойства будущей солнечной батареи.

Авторы рассматриваемой работы выяснили, как изменение времени и температуры отжига влияет на размеры формирующихся «пузырьков», структуру каналов, подвижность носителей тока и эффективность элемента.

Для экспериментов была выбрана смесь политиофена и фуллерена — «модельных» веществ, информация о характеристиках которых дает возможность предугадывать свойства других материалов. Исследования проводились по методике атомно-силовой микроскопии: игла кантилевера перемещалась вдоль поверхности пленки, регистрируя величину фототока и раскрывая особенности внутреннего строения образца. По своей структуре пленки, прошедшие термическую обработку, оказались неоднородны: ученые легко выделили области, соответствующие наибольшим значениям фототока и темновых электронного и дырочного токов.

По словам руководителя группы Дэвида Джинджера (David Ginger), создать эффективные устройства на базе исследованной смеси не получится, однако собранные данные должны помочь другим исследователям в поиске перспективных комбинаций веществ и определении оптимальных условий обработки.

Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Nano Letters.

В то же время, ученые из Национального института стандартов и технологий (США) подошли с другой стороны к проблеме повышения эффективности органических солнечных элементов, определив условия, когда поверхность электрода такого элемента работает на поглощение солнечного излучения наилучшим образом.

Дмитрий Сафин, Компьюлента