Ученые из Принстонского университета (США) и Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) предложили новый метод расчета энергетических потерь в солнечных батареях, учитывающий неупорядоченность материала. На основе этого они сделали вывод о большей эффективности батарей из чисто аморфных или чисто кристаллических материалов. Исследование опубликовано в журнале Joule.
Солнечные батареи из органических материалов — одна из многообещающих технологий. Они пришли на замену панелям на основе кремния. Органические солнечные батареи могут быть легкими и гибкими. Они могут быть разных цветов, что важно для их использования в архитектуре. Однако для дальнейшего внедрения таких солнечных панелей нужно лучше понимать механизм их работы.
Ученые попытались охарактеризовать энергетические потери в солнечных батареях. Ранее при их расчете не учитывалась неупорядоченность, которая присутствует в устройстве в двух видах. Динамическая неупорядоченность вызвана хаотичным движением молекул, что приводит к потере энергии. Этого практически невозможно избежать. Другой тип неупорядоченности — структурная или статическая. Она связана со структурой различных материалов. Если ранее при расчете энергетических потерь без учета неупорядоченности ученые получали значение в 0,6 эВ, то при использовании нового подхода это число значительно возросло. При увеличении неупорядоченности в устройстве растет компонент энергетических потерь, не связанный с излучением. Следовательно, на него можно повлиять, выбрав нужный материал.
Используя новый подход, ученые выяснили, какие материалы нужно использовать для повышения эффективности органических солнечных батарей. Материал должен быть гомогенным, то есть или полностью аморфным, или полностью кристаллическим. Это противоречит общей тенденции, которая наблюдалась в последнее время. Считалось, что гетерогенность материала повышает эффективность преобразования энергии, однако исследователи рекомендуют пересмотреть этот вопрос. Они отметили, что наиболее эффективными сейчас стали солнечные панели на базе аморфных материалов, поэтому стоит сосредоточиться на дальнейших разработках в этом направлении.
Ученые намерены и далее исследовать механизм работы органических солнечных батарей. Они надеются, что их результаты помогут в разработке более эффективных панелей.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
