Прошло исследование ученых: создана молекула, которая сама собирается в элементы

Учёные из Осака Столичного университета создали молекулу, которая сама формирует p/n-переходы — структуры, определяющие, насколько эффективно солнечный элемент превращает свет в электричество. Обычно такие переходы получают из разных материалов, и их качество напрямую влияет на работу батареи.

Органические тонкоплёночные солнечные элементы легче, гибче и дешевле кремниевых, а также могут наноситься печатью на различные поверхности — от одежды до окон. Хотя их КПД пока уступает кремниевым аналогам, их гибкость делает технологию перспективной.

Доцент Такеши Маэда отмечал, что для эффективной работы солнечного элемента p/n-переход должен быстро разделять и транспортировать электроны, возникающие под действием света. Раньше для этого приходилось смешивать отдельные p- и n-молекулы, но их структура легко нарушалась при изменении условий. Чтобы избежать нестабильности, исследователи объединили оба компонента в одну молекулу, которая сама создаёт нужные переходы — словно пазл, детали которого идеально подходят друг к другу.

Молекуле дали название TISQ. Она включает донорный сегмент p-типа и акцепторный сегмент n-типа. Благодаря химическим связям молекулы образуют наноструктуры, служащие основой для солнечного элемента. В разных растворителях они собираются по-разному:

• в полярных растворах формируются маленькие структуры типа J, где электроны движутся быстрее;

• в неполярных — вытянутые волокна типа H, по которым электроны перемещаются медленнее.

То есть одна и та же молекула способна создавать структуры с разной проводимостью.

Учёные изготовили тонкоплёночные солнечные элементы, используя только TISQ как активный материал. Молекулы самостоятельно формировали p/n-переходы на наноуровне, показывая, что самосборка может заменить сложное производственное формирование таких структур. Маэда отмечал, что подход «снизу вверх» позволяет исследовать, как молекулы организуют электрические структуры, что важно не только для солнечных батарей, но и для других фотоустройств.

Новая стратегия упрощает производство, делая будущие солнечные элементы устойчивее и предсказуемее. Благодаря лёгкости и гибкости такие батареи можно интегрировать в самые разные поверхности, открывая новые способы использования солнечной энергии.

Рекомендуем также:

1. Чтобы котлеты таяли во рту с первого кусочка: бабушка научила добавлять в фарш один простой ингредиент
2. Большие цифры в квитанции — не приговор: эксперт объяснила, как проверить ЖКУ без лишней нервотрёпки
3. Новая опасность для онлайн-покупателей: Роскачество объяснило, почему стоит отказаться от оплаты картой