Органические блок-сополимеры могут стать новым классом солнечных элементов

Как утверждают исследователи из лаборатории Райса и университета штата Пенсильвании, созданная ими разновидность солнечного элемента может стать прообразом нового класса устройств для получения энергии солнца.

Новые фотоэлектрические устройства основаны на блок-сополимерах, самоорганизующихся органических материалах, которые состоят из отдельных молекулярных блоков, разных по своим свойствам, но объединенных химическими связями. По мнению разработчиков, они значительно превосходят по эффективности другие солнечные элементы, которые также используют полимерные соединения в качестве активных элементов.

В настоящее время коммерческие версии кремниевых солнечных элементов имеют эффективность около 20 процентов, а лучшие экспериментальные солнечные установки достигают 25-процентной эффективности. По сравнению с ними, новые солнечные элементы на основе блок-сополимеров имеют довольно низкий КПД – всего три процента – но эти результаты намного лучше, чем результаты, полученные ранее другими лабораториями в аналогичных исследованиях.

Ученые открыли блок-сополимер P3HT-B-PFTBT, который способен разделяться на группы толщиной около 16 нанометров. Этот материал интересен еще и тем, что он может формировать слои, ориентированные перпендикулярно стеклу, что и было использовано учеными – они создали сополимер при 165 градусов по Цельсию с верхним слоем из стекла и оксида индия-олова (ITO) и нижним слоем из алюминия. Таким образом, полимерные волокна протягиваются от одного электрода (ITO) до другого, создавая «маршрут» для прохождения свободных электронов.

Как считает Рафаэль Вердуско, один из авторов исследования, блок-сополимеры являются превосходными кандидатами для органических солнечных батарей, но до сих пор ученым не удавалось получить приемлемый коэффициент преобразования сополимерных элементов. Тем не менее, результаты работы исследователей из лаборатории Райса обнадеживающие – Вердуско утверждает, что можно значительно увеличить эффективность солнечных элементов, если разработать «правильные блок-сополимеры, изготавливаемые при правильных условиях». Он добавил, что исследователи собираются экспериментировать с другими блок-сополимерами, а также изучить возможность управления структурами в целях увеличения эффективности солнечных батарей. Только после этого можно думать о развитии коммерческой версии фотоэлектрического устройства на основе блок-сополимеров.