Самозбираючася молекула створює кращі з’єднання для органічних сонячних елементів

Інноваційні органічні молекули роблять прорив у сонячних елементах майбутнього

Науковці Осакського метрополітенського університету досягли значного прориву у сфері органічних тонкоплівкових сонячних елементів. Вони розробили нову органічну молекулу, яка природно формує p/n-з’єднання, необхідні для ефективного перетворення сонячного світла на електрику. Ця інновація може суттєво підвищити ефективність органічних сонячних елементів, відкриваючи нові можливості для їх використання.

Сучасні органічні тонкоплівкові сонячні елементи використовують вуглецеві напівпровідники замість традиційного кремнію. Це робить їх легшими, гнучкими та здатними до інтеграції у будівельні матеріали, текстиль або навіть віконні плівки. Проте, їхня ефективність перетворення потужності значно відстає від кремнієвих аналогів. Основна причина полягає у складності інженерії оптимального інтерфейсу між p-типовими та n-типовими доменами на нано-рівні.

Новий підхід до молекулярного дизайну

Команда вчених вирішила цю проблему, створивши молекулу під назвою TISQ, яка поєднує в собі p-типовий сегмент на основі сквараїну та n-типовий сегмент нафталіндііміду. Ця молекула здатна самостійно збиратись у нано-рівнинні p/n гетероз’єднання, що значно спрощує процес виробництва.

В експериментах було виявлено, що TISQ може утворювати два різних типи супрамолекулярних агрегатів: J-тип та H-тип. Ці агрегати суттєво впливають на ефективність фототоку. Агрегати типу J, зокрема, забезпечують майже вдвічі більшу фототеку відповіді порівняно з H-типом, підкреслюючи важливість супрамолекулярної архітектури.

Вплив на майбутнє органічної енергетики

Результати дослідження показали, що зміни в самозбірці на нано-рівні можуть кардинально змінити ефективність фототоку в органічних сонячних елементах з одною молекулою. Хоча на даний момент ефективність прототипів пристроїв TISQ залишається низькою, цей підхід відкриває нові можливості для подальшого покращення якості з’єднання та транспортування заряджених частинок.

Науковці мають амбітні плани стосовно вдосконалення молекулярного дизайну та контролю за процесом збору. Це може кардинально змінити обличчя органічної енергетики в майбутньому, пропонуючи нові шляхи досягнення стабільної та екологічно чистої енергії.