Разработаны гибкие органические солнечные батареи

Команда исследователей из Университета Райса, Общественного колледжа Хьюстона и Брукхейвенской национальной лаборатории разработали гибкие органические фотоэлектрические пластины, которые можно использовать для генерации постоянной энергии. Исследование опубликовано в журнале Chemistry of Materials.

Органические солнечные батареи состоят из материалов на основе углерода, включая полимеры, для накопления солнечного света и перевода его в ток. Эта органика тонкая, легкая, полупрозрачная и недорогая. Однако, в отличие от коммерческих солнечных батарей на основе кремния, имеющих около 22% эффективности, органика достигает максимума в 15% производительности.

«Эти устройства становятся все более эффективными, но важны и механические свойства. Если вы растягиваете или гнете что-либо, в активном слое появляются трещины, а устройство ломается, — говорит руководитель команды доктор Рафаэль Вердуско. — Один из подходов к решению проблемы хрупкости заключается в поиске полимеров или других органических полупроводников, достаточно гибких по своей природе, но мы сделали еще кое-что. Наша идея заключалась в том, чтобы использовать материалы, разработанные за последние 20 лет, с помощью которых можно улучшить их механические свойства».

Доктор Вердуско и его коллеги смешали тиоленовые реагенты на основе серы. Молекулы смешались с полимерами и объединились друг с другом для гибкости. Было важно соблюдать точность, так как если бы тиолена было недостаточно, кристаллические полимеры были бы ломкими, а если слишком много — материал потерял бы в производительности. Команда обнаружила, что при 20% тиолена клетки сохраняют свою производительность и становятся гибкими. Затем материал надо было растянуть.

«Чистый P3HT (активный слой на основе политиофена. — Прим. ред.) ломается при натяжении в примерно 6%, — говорит Вердуско. — Когда мы добавили 10% тиолена, то могли растягивать его примерно до 14%. Примерно при 16% натяжения мы начинали замечать трещины по всему материалу».

При натяжении выше 30% материал отлично гнулся, но стал бесполезным в качестве солнечной батареи.

«Мы обнаружили, что где-то до 20% в фототоке практически нет потерь. Похоже, это именно то что нужно», — заключил доктор Вердуско.