Органическая солнечная панель превращает 20% света в электричество: как она работает

Ученые из Университета Канзаса (США) совершили прорыв в области органических полупроводников, создав более эффективные и универсальные солнечные панели на основе карбона, пишет Advanced Materials.

Карбоновые органические фотоэлементы будут стоить дешевле, чем обычные солнечные батареи. А еще их плюсом станет отсутствие надобности в установке. Дело в том, что технология являет собой жидкий раствор, которым можно покрывать фасад зданий. Органические панели поглощают световые волны определеннных длин, поэтому они могут быть разных цветов, что, вдобавок, делает их отличным элементом дизайна.

Как известно солнечные батареи на основе кремния только максимум 25% улавливаемого ими солнечного света перерабатывают в электричество. Органические фотоэлементы имеют показатель куда ниже — 12%. Чтобы решить эту проблему, ученые применили нефуллереновые акцепторы (NFA), — особый вид материалов, позволивший повысить КПД до 20%. Это удалось благодаря тому, что возбужденные электроны в NFA, в определенных условиях, получают энергию из вне, а не теряют ее.

Обычно возбужденные электроны теряют энергию, направляя ее во вне, а тут произошел обратный процесс на квантовом уровне и в сочетании со вторым законом термодинамики — квантовое поведение изменило направление теплового потока. Обратный тепловой поток дал возможность нейтральным экситонам получать тепло из окружающей среды и диссоциировать на пару положительных и отрицательных зарядов, которые, в свою очередь, генерировали электрический ток.

Писали также, что вертикальные солнечные панели генерируют больше энергии, чем обычные. Вертикальные двусторонние фотоэлементы с отражателями хорошо работают в пасмурные дни, на рассвете и закате, и даже зимой.