Модифицируя молекулы обычных промышленных красителей, химики создали самоорганизующийся материал, который позволит увеличить эффективность солнечных элементов до 44%.
Солнечный свет является универсальным источником энергии, но современные методы его сбора являются малоэффективными, поскольку максимально способны преобразовывать лишь 33% фотонов в электроэнергию.
В ходе экспериментов исследователи объединили различные варианты двух часто используемых промышленных красителей - дикетопирролопиррола (DPP) и рилена. В результате они получили шесть разновидностей самоорганизующегося наноматериала, каждая из которых имеет незначительные различия в геометрии, влияющие на процесс его возбуждения, возникновение синглетного деления, а также выход и время жизни электронов, пригодных для сбора.
Материал проявляет свойства самоорганизации, поэтому его молекулы складываются определенным образом. В результате чего красители, поглощающие фотоны, способны объединяться и обмениваться между собой энергией. Далее возбужденные электроны в них отделяются и их можно собирать, фактически преобразуя свет в электроэнергию.
На иллюстрации показан процесс объединения молекул DPP и риленового красителя в самоорганизующуюся суперструктуру.
По словам ученых, способность к самостоятельной сборке позволит сократить время на создание коммерчески жизнеспособных солнечных элементов и сделает их более доступными, чем существующие варианты, технология изготовления которых основана на длительном процессе молекулярного синтеза.
Далее исследовательская группа из Центра передовых научных исследований Городского университета Нью-Йорка займется разработкой методов сбора заряда, генерируемого синтезированным ими материалом. В случае успеха они смогут инициировать процесс синглетного деления и способствовать переносу заряда в солнечный элемент.
Ученые также работают и над совершенствованием производительности электронный устройств. Ранее мы сообщали, что немецкие ученые изучают новый материал, удваивающий эффективность электроники на основе кремния
текст: Илья Бауэр, фото: Andrew Levine, iStock