Международная команда ученых спроектировала органический фотоэлемент с акцептором на основе селена вместо более распространенных нефуллереновых акцепторов. Новая разработка позволяет сократить рекомбинационные потери, ускорить перенос дырок и улучшить диэлектрическую постоянную. В итоге существенно повышается эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую — до 19%. При этом выросла долгосрочная стабильность элемента.

Прогресс в области солнечных элементов ограничивает относительно низкая диэлектрическая постоянная (εr) органических полупроводников, пишет PV Magazine. Этот параметр измеряет относительную диэлектрическую проницаемость субстанции по отношению к вакууму и описывает способность материала удерживать электрический поток. Типичные неорганические полупроводники для фотоэлементов, такие как кремний и арсенид галлия, проявляют довольно высокую εr — около 12. У органических полупроводников этот параметр обычно равен 3–4.

Команда специалистов из Китая и США разработала нефуллереновую пленку особой конфигурации с диэлектрической постоянной, равной 5,04. При соединении с полимерным донором время переноса дырок сократилось с 10 до 5 пикосекунд. Новый акцептор стал активным слоем в органическом фотоэлементе на подложке из оксида индия-олова. Изначально его эффективность составляла 18,4%, но после оптимизации акцептора она поднялась до 19%. Попутно возросла долгосрочная стабильность элемента.

В планах ученых — усовершенствовать молекулярную структуру таким образом, чтобы одновременно улучшить диэлектрическую постоянную и фотогальванической производительностью. Для достижения этих целей исследователи собираются модифицировать центральный компонент элемента и структуру алкильной боковой цепи.