Китайские учёные разработали полимерные солнечные элементы с эффективностью 19,1% и рекордной стабильностью

Исследователи из Уханьского технологического университета (Китай) создали полимерные солнечные элементы с коэффициентом преобразования энергии 19,1% и исключительно высокой долгосрочной стабильностью.

Ключевым преимуществом разработки считается сохранение 97% исходных характеристик после 2 000 часов работы на открытом воздухе. Экстраполированный ресурс устройства превышает 100 000 часов, что делает его одним из самых долговечных органических фотоэлементов в своем классе.

В чем суть технологии?

Полимерные солнечные элементы гибкие и имеют небольшой вес. Их производят методом нанесения раствора, что значительно снижает себестоимость. Однако до сих пор их коммерческое применение сдерживалось из-за недостаточной стабильности и сравнительно низкой эффективности.

Исследователи выяснили, что основная причина деградации — слабые химические связи в структуре акцептора, которые разрушаются под действием света. Чтобы преодолеть эту проблему, ученые добавили в полимерную матрицу мелкомолекулярные присоединяющиеся компоненты. Это решение одновременно уменьшило переплетение полимерных цепей, улучшило упорядоченность молекулярной упаковки и повысило как фотохимическую, так и термическую стабильность материала.

Такая стратегия позволила одновременно сформировать эффективные пути для транспортировки зарядов и уменьшить свободный объем в фотоактивном слое.

Перспективы полимерных солнечных панелей для солнечной энергетики

Разработчики считают, что их результаты открывают путь к созданию коммерчески привлекательных органических фотовольтаических материалов и архитектур устройств.

Гибкие солнечные элементы на основе этой технологии потенциально могут применяться в распределенных системах возобновляемой энергетики. Например, интегрироваться в здания, одежду или портативную электронику.

Разработка является очередным шагом на пути к коммерциализации органической фотовольтаики, которая может стать важным дополнением к традиционным кремниевым солнечным панелям в будущей энергетической инфраструктуре.