У органических солнечных батарей появился шанс на место под солнцем

Группа ученых из Национального института стандартов и технологий (США) показала, что свойства поверхности электрода, используемого при изготовлении органических фотогальванических элементов, оказывают значительное влияние на характеристики последних. Полная версия отчета опубликована в журнале Applied Physics Letters.

Идея использования органических молекул для выработки тока под воздействием света привлекает специалистов тем, что солнечные элементы такого типа оказываются значительно дешевле и проще в применении, чем традиционные полупроводниковые. Распространение этой технологии сдерживают два важных фактора: невысокая (менее 6 процентов) эффективность преобразования и малый (несколько тысяч часов) срок службы. «Считается, что коммерческие перспективы органических солнечных элементов зависят от того, сумеют ли они достичь десятипроцентной эффективности при одновременном увеличении расчетного ресурса до 10 тысяч часов, — говорит один из участников исследования Дэвид Гермак (David Germack). — А чтобы выполнить эти условия, необходимо разобраться, какие внутренние процессы влияют на свойства материала».

Авторы сосредоточили внимание на наиболее часто встречающемся типе элементов (см. рис.), действующим веществом которых является смесь полимера, поглощающего излучение с выделением электронов, и фуллерена, эти электроны «собирающего». При нанесении такой смеси на поверхность она твердеет и образует пленку, в толще которой формируются полимерные и фуллереновые «каналы». В идеале эти токопроводящие структуры должны достигать краев пленки; если же между нижним краем и полимерами образуется преграда из молекул фуллерена, эффективность устройства падает.

Воспользовавшись методами исследования околокраевой тонкой структуры рентгеновского поглощения (так называемой NEXAFS-спектроскопии), ученые выяснили, что при определенных условиях поверхность электрода начинает отталкивать молекулы фуллерена вглубь пленки, что сразу повышает эффективность; электрические свойства контакта при этом также изменяются в лучшую сторону. «Мы выделили основные параметры, на оптимизацию которых необходимо обращать особое внимание изготовителям солнечных элементов, — заключает г-н Гермак. — Теперь мы знаем, что происходит на краях; осталось изучить процессы в объеме пленки».

Наверняка в будущем органические солнечные батареи будут использоваться в конструкции самолетов, приводимых в движение энергией нашего светила. Например, таких как "солнечный" самолет Бертрана Пикара, который должен совершить кругосветное путешествие в 2012 году.

Дмитрий Сафин, Компьюлента