Наночастицы золота повысят эффективность органических солнечных ячеек

Органические фотоэлектрические солнечные ячейки обладают большим потенциалом к применению в области солнечной энергетики, однако, пока им не уделяют должного внимания. Несмотря на то, что эти ячейки на основе углерода, в которых в качестве полупроводников используются органические полимеры или небольшие молекулы, намного тоньше и дешевле в производстве, чем традиционные солнечные ячейки из неорганических кремниевых пластин, способные в скором будущем полностью заменить аккумулятор для телефона, они пока уступают в способности эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество.

Но недавно исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США), а также их коллеги из Китая и Японии заявили, что могут значительно улучшить конверсионную способность органических ячеек за счет включения в их конструкцию наночастиц золота.

В научном докладе, опубликованном в ACS Nano, группа исследователей под руководством профессора Янь Яня сообщила, что поместила слой наночастиц золота между двумя светопоглощающими подъячейками, за счет чего расширился улавливаемый устройством солнечный спектр. Ученые установили, что использование промежуточного слоя наночастиц позволяет увеличить энергоконверсию на 20%. Наночастицы золота создают сильное электромагнитное поле внутри тонких органических фотоэлектрических слоев благодаря плазмонному эффекту, за счет чего подъячейки могут поглощать больше света.

Ученым впервые удалось создать эффективные плазмон-полимерные тандемные солнечные ячейки, преодолев трудности, связанные с включением металлических наноструктур в целостную структуру устройства. Экспериментальные и теоретические результаты этой работы показали, что плазмонный эффект обладает большим потенциалом для дальнейшего развития полимерных солнечных ячеек. Предложенная учеными слоистая структура может быть использована и в других полимерных материалах.