При массовом выпуске фотоэлектрические преобразователи на базе органики должны оказаться в несколько раз дешевле кремниевых. Этим и вызвана новая и, бесспорно, успешная попытка физиков нарастить КПД подобных ячеек до конкурентоспособного уровня.

Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) создали тандемную полимерную солнечную батарею (СБ), отдельные слои которой усваивают разные области спектра (такой приём исследователи ранее уже применяли ).

Рис. 1. Рекордный результат
калифорнийцев был сертифицирован
Национальной лабораторией возобновляемых
источников энергии (NREL). На рисунке –
характеристика опытной ячейки. По вертикали –
ток в миллиамперах, по горизонтали –
напряжение в вольтах (иллюстрация NREL, UCLA).

Как передаёт PhysOrg.com, экспериментальная ячейка показала КПД в 10,6%. Это наилучший результат для СБ на основе проводящих органических полимеров (подразумевается не полимерная подложка, а собственно активный слой, захватывающий и преобразующий свет).

В построении таких батарей важным моментом является удачное совмещение различных веществ, которые не мешали бы друг другу в работе.

Чтобы добиться искомой совместимости, авторы тандемной батареи разработали сопряжённые полимеры с низкой запрещённой зоной.

В 2011 году однослойная ячейка от UCLA, построенная как раз на базе такого полимера, продемонстрировала КПД в 6%, а тандемная – в 8,62%. (О том достижении учёные рассказали в новой статье в Nature Photonics).

Однако на этом проект не закончился. Дабы продлить диапазон преобразуемого света в инфракрасную область, специалисты добавили к своим многослойным батареям полимер, созданный японской компанией Sumitomo Chemical.

Именно с ним КПД тандемной органической СБ превысил десять процентов.

По информации школы инжиниринга Калифорнийского университета, рекордная солнечная батарея состоит из передней ячейки, созданной из материала с большой запрещённой зоной, и задней ячейки, у которой запрещённая зона узкая.

Изобретатели отмечают, что процесс создания такого преобразователя – дешёвый, ингредиенты – тоже недороги, а технология совместима с сегодняшним выпуском тонкоплёночных СБ.

К тому же в перспективе КПД таких панелей можно будет поднять до 15%, уверены исследователи. И потому, мол, в следующие несколько лет батареи на органических полимерах должны стать коммерчески жизнеспособными.