Ученые нашли способ повысить эффективность органических солнечных батарей выше 20%

Международная группа исследователей обнаружила скрытое ограничение, которое мешает органическим солнечным элементам становиться эффективнее. Новое открытие может помочь преодолеть важный рубеж в 20% КПД и приблизить такие панели к конкуренции с традиционными кремниевыми технологиями.

Ученые нашли способ повысить эффективность органических солнечных батарей выше 20%

Органические фотоэлектрические элементы давно рассматриваются как перспективная альтернатива классическим солнечным панелям. Они требуют меньше энергии при производстве, могут быть дешевле в изготовлении и открывают возможности для создания гибких и легких источников энергии. Однако по мере роста эффективности разработчики столкнулись с проблемой, которая годами ограничивала дальнейший прогресс.

Исследователи из Швеции, Германии и Института Пауля Друде в Берлине выяснили, что причиной этого ограничения является малоизученный механизм формирования свободных электрических зарядов внутри органического полупроводника. Оказалось, что при высоких показателях эффективности процесс сильно зависит от внутреннего электрического поля материала, что создает компромисс между напряжением и коэффициентом заполнения солнечного элемента.

С помощью компьютерного моделирования ученые установили, что ключевую роль играют время жизни экситонов — связанных пар электронов и дырок — а также энергия, выделяемая при переносе заряда. Увеличение времени существования этих состояний позволяет значительно снизить потери и повысить общую эффективность устройства.

Для проверки своей гипотезы команда разработала новые комбинации органических материалов и создала на их основе экспериментальные солнечные элементы. Полученные образцы продемонстрировали одновременно высокий коэффициент заполнения и высокую выходную мощность, подтвердив правильность предложенного подхода.

По словам авторов работы, результаты исследования формируют новые принципы проектирования органических солнечных батарей и могут стать важным шагом на пути к созданию более эффективных и коммерчески привлекательных фотоэлектрических технологий следующего поколения.

Читайте также

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Российские специалисты научили роботов находить кратчайший путь в сто раз быстрее

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Физики создали необычный аналоговый ИИ из 400 вращающихся микрочастиц в капле жидкости

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Нейросети научат искать потенциальные ямы: ДГТУ формирует датасеты для анализа дорог

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Российская Tomato Quality Station автоматически сортирует помидоры

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Ученые предупредили о новой угрозе для квантовых компьютеров

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе

NASA показало поврежденное колесо марсохода Curiosity после почти 14 лет работы на Марсе