Инженеры повысили КПД органических солнечных элементов почти до 21%
Китайские исследователи приблизили эффективность органических солнечных элементов к 21%, изменив расположение молекул в их активном слое.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 17 августа /Новости науки/. Китайские химики создали органический солнечный элемент с КПД преобразования света 20,92%. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Органические солнечные элементы могут быть легкими, гибкими и полупрозрачными, а их активные слои можно наносить из растворов. Однако часть поглощенной энергии обычно рассеивается в виде тепла из-за движения молекул, не превращаясь в электричество. Кроме того, эффективность устройства зависит от того, насколько упорядоченно расположены молекулы и как между ними перемещаются заряды.
«Предложенная модификация боковых цепей открывает направление для создания высокоэффективных нефуллереновых акцепторов», — заключили авторы работы.
Ученые синтезировали два новых вещества — Y6-2Cl и Y6-4Cl. Они относятся к акцепторам: таким молекулам передаются возбужденные электроны после поглощения света. Исследователи присоединили к боковым цепям акцепторов объемные хлорбензольные группы, которые улучшили растворимость веществ и сократили непроизводительные потери энергии.
Обычные акцепторы семейства Y6 образуют трехмерную молекулярную сеть. Новые соединения выстроились в более упорядоченные структуры, напоминающие массив параллельных молекулярных рядов. Такая упаковка сохранила хорошую кристалличность и способность переносить заряды, одновременно улучшив структуру активного слоя.
Двухкомпонентный элемент из полимера D18 и акцептора Y6-2Cl показал КПД 20%. Его потери энергии без испускания света составили 0,212 электронвольта. Добавление третьего компонента L8-BO повысило КПД до 20,92%, а коэффициент заполнения достиг 82,93%. Этот показатель характеризует, насколько эффективно элемент отдает доступную электрическую мощность.
Результат относится к лабораторным солнечным элементам и пока не означает достижения такой же эффективности в промышленных модулях большой площади. Кроме того, Nature Communications разместил предварительную неотредактированную версию статьи, поэтому перед окончательной публикацией в текст могут внести исправления.
Органические солнечные элементы могут быть легкими, гибкими и полупрозрачными, а их активные слои можно наносить из растворов. Однако часть поглощенной энергии обычно рассеивается в виде тепла из-за движения молекул, не превращаясь в электричество. Кроме того, эффективность устройства зависит от того, насколько упорядоченно расположены молекулы и как между ними перемещаются заряды.
«Предложенная модификация боковых цепей открывает направление для создания высокоэффективных нефуллереновых акцепторов», — заключили авторы работы.
Ученые синтезировали два новых вещества — Y6-2Cl и Y6-4Cl. Они относятся к акцепторам: таким молекулам передаются возбужденные электроны после поглощения света. Исследователи присоединили к боковым цепям акцепторов объемные хлорбензольные группы, которые улучшили растворимость веществ и сократили непроизводительные потери энергии.
Обычные акцепторы семейства Y6 образуют трехмерную молекулярную сеть. Новые соединения выстроились в более упорядоченные структуры, напоминающие массив параллельных молекулярных рядов. Такая упаковка сохранила хорошую кристалличность и способность переносить заряды, одновременно улучшив структуру активного слоя.
Двухкомпонентный элемент из полимера D18 и акцептора Y6-2Cl показал КПД 20%. Его потери энергии без испускания света составили 0,212 электронвольта. Добавление третьего компонента L8-BO повысило КПД до 20,92%, а коэффициент заполнения достиг 82,93%. Этот показатель характеризует, насколько эффективно элемент отдает доступную электрическую мощность.
Результат относится к лабораторным солнечным элементам и пока не означает достижения такой же эффективности в промышленных модулях большой площади. Кроме того, Nature Communications разместил предварительную неотредактированную версию статьи, поэтому перед окончательной публикацией в текст могут внести исправления.
