Майбутнє сонячної енергетики: японські вчені створили унікальну молекулу для гнучких панелей

Дослідницька група з Осакського столичного університету (Японія) здійснила значний прорив у сфері відновлюваної енергетики, розробивши нову молекулу, здатну до самоспонтанної організації в нанорозмірні структури.

Це відкриття прокладає шлях до створення високоефективних органічних тонкоплівкових сонячних елементів, які можуть стати дешевшою та гнучкішою альтернативою традиційним кремнієвим панелям.

Органічні сонячні елементи базуються на вуглецевих напівпровідниках. Головна їхня перевага — мала вага та еластичність: такі матеріали можна додавати до спеціальних чорнил для друку енергогенеруючих поверхонь на віконних плівках або навіть тканині одягу. Проте досі їхня продуктивність була обмежена складністю створення стабільного p/n-переходу — структури, необхідної для перетворення сонячного світла на електрику.

Зазвичай ці переходи створювали шляхом змішування різних типів молекул, що часто призводило до нестабільних результатів. Японські вчені запропонували інший підхід: вони інтегрували компоненти p-типу та n-типу в одну молекулу типу «донор-акцептор-донор», названу TISQ. Завдяки амідним групам вона здатна самостійно збиратися у функціональні електронні структури без зовнішнього втручання.

У ході експериментів було встановлено, що залежно від полярності розчинника TISQ утворює різні типи агрегатів: наночастинки J-типу або нановолокна H-типу. Вимірювання показали, що структури J-типу забезпечують майже вдвічі сильніший фотострумовий відгук, що робить їх оптимальними для застосування в енергетиці.

Як зазначає провідний автор дослідження Такеші Маеда, цей підхід «знизу вгору» дозволяє автономно створювати складні електронні пристрої. Крім сонячних батарей, нова технологія може бути застосована у фотодетекторах та інших системах збору світла, відкриваючи нову еру в органічній оптоелектроніці.