Органические фотоэлементы с рекордной производительностью

03.12.2018

Материаловеды в Университете Эрлангена - Нюрнберга поставили новый рекорд КПД органических фотоэлементов, в которых не используются фуллерены. Проведя несколько сложных оптимизаций, они достигли коэффициента преобразования энергии 12,25 процентов на площади в один квадратный сантиметр. Достижение такой площади было необходимо для начала производства рабочих прототипов.

В последние годы в области органических фотоэлектрических систем (ОФС) был достигнут значительный прогресс. В большинстве случаев, органические солнечные фотоэлементы состоят из двух слоев полупроводников - один из них служит донором электронов, а другой - акцептором, или проводником электронов. В противоположность кремниевым элементам, которые получают из расплава или осаждением в вакууме, слои полимера в ОФС получаются прямым осаждением из раствора на несущую пленку. С одной стороны, это означает сравнительно низкие производственные затраты, а с другой стороны эти гибкие модули проще применять, чем кремниевые, в стесненных городских условиях. Длительное время фуллерены - углеродные наночастицы - считались идеальными акцепторами, однако собственные потери основанных на фуллеренах композитов значительно снижают их эффективность. Таким образом, полученный в Университете Эрлангена - Нюрнберга результат приводит к смене парадигмы в этой области.

Значительные рост эффективности и надежности означает, что печатаемые гибридные ОФС становятся пригодными для коммерческого использования. Однако, для создания прототипов, пригодных для практического применения, технология должна быть перенесена с лабораторных квадратных миллиметров на стандартную площадку в один квадратный сантиметр.

Ученые сумели значительно снизить потери, подстраивая параметры поглощения света, уровни энергии и микроструктуру органических полупроводников. Главной целью этой оптимизации была совместимость донора и акцептора и баланс между плотностью тока и напряжением в цепи, что важно для мощности вырабатываемой энергии.

<< Назад: Гидрогелевые покрытия из графена и крахмала для имплантатов головного мозга 03.12.2018

>> Вперед: Перемещение предметов лучами света 02.12.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная древесина из лаборатории 19.12.2023 Теперь не только мясо, но и деревья можно выращивать в лабораторных условиях. Ученые из Массачусетского технологического института разработали искусственную древесину, при этом ни одно живое дерево не пострадало. Это важное научное достижение не только предоставляет новые возможности в лесном хозяйстве, но и поднимает вопросы относительно экологических последствий и потенциальных вызовов, связанных с использованием искусственной древесины. Перспектива сокращения вырубок ставит перед нами важные вопросы об устойчивости и ответственном использовании природных ресурсов. Исследователи извлекли клетки из листьев растения майорец, яркого полукустарника, часто используемого для декоративного оформления. Полученные клетки поместили в условия, необходимые для их воспроизведения - жидкую и питательную среду. Затем клетки были перенесены в гелевую матрицу (пористый материал из гелевых пробирок), где продолжили свой рост. Для превращения этих клеток в лигнин, придающий древесине жесткость, ученые добавили ауксин и цитокинины - специальные растительные гормоны. Эксперимент завершился успешно, древесина успешно выросла в матрице. Это открывает перспективу возможности выращивания материала, аналогичного тому, который в настоящее время добывается через массовые вырубки. Более того, новый метод требует меньше техники для транспортировки и последующей обработки древесины. Если данное изобретение получит широкое распространение, это может привести к сокращению объемов лесозаготовок по всему миру. Однако существует вероятность, что это не окажет положительного воздействия на климатический кризис.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026