Исследователи из Уханьского технологического университета разработали новый нефуллереновый акцептор для органических солнечных элементов, который продемонстрировал самую высокую эффективность за весь период наблюдений. В научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications, отмечается, что оптимизация структуры органических полупроводников будет играть решающую роль в дальнейшем повышении эффективности солнечных элементов, созданных на их основе.

Чтобы проверить свою теорию, ученые синтезировали новый нефуллереновый акцептор L8-ThCl, действующий как третий компонент вместе с системой PM6:L8-BO. Добавление акцептора помогло улучшить характеристики нанофибриллов полимерных доноров. Ученые обнаружили, что упорядоченные реберные цепи PM6 могут быть скручены с помощью диполь-дипольного взаимодействия с L8-ThCl и очищены в нанофибриллы с улучшенными и более плотными π-π-переходами. Также отмечалось, что хорошая смешиваемость и межмолекулярные взаимодействия между L8-BO и L8-ThCl в W- и S-образных упакованных димерах могут эффективно усиливать и регулировать упаковочные сети акцепторов в одномерные фибриллы с высокой кристалличностью.

В ходе испытаний было протестировано два устройства с разными структурами (PM6:L8-ThCl/L8-BO:L8-ThCl и D18:L8-ThCl/L8-BO:L8-ThCl), каждое из которых показало значительное повышение эффективности – 19,4% и 20,1% соответственно. Последний показатель является наивысшей сертифицированной эффективностью в истории, зарегистрированной для органических солнечных элементов с одним переходом.

Открытие означает, что развитие технологий управления молекулярной агрегацией полупроводников позволит повысить нынешний уровень эффективности органических солнечных элементов. Напомним, что ранее в 2024 году исследовательская группа из Уханьского технологического университета и Центрального южного университета изготовила сверхтонкий органический солнечный элемент с двухслойным переносом положительно заряженных частиц, эффективность которого составила 17%.

По материалам pv-magazine.com