В последние годы исследователи пытались разработать все более эффективные и передовые солнечные технологии. Одним из способов повышения эффективности солнечных элементов является снижение потерь энергии, вызванных процессами безызлучательной рекомбинации.
Исследователи из Университета Аризоны и Университета Линчёпинга в Швеции недавно провели исследование, направленное на лучшее понимание безызлучательных потерь напряжения в органических солнечных элементах. В их статье, описывается, каким образом потери энергии происходят как в солнечных элементах на основе фуллерена, так и в солнечных элементах на основе нефуллерена.
«Обратите внимание, что поглощение фотонов приводит к образованию возбужденного электронного состояния в электронно-акцепторном и/или электронодонорном компоненте активного слоя», — сказал Жан-Люк Бредас, один из исследователей, проводивших исследование. «Это возбужденное состояние переходит в так называемое электронное состояние с переносом заряда на границе раздела между акцепторным и донорным компонентами. Это CT-состояние может затем диссоциировать на свободные носители заряда или распадаться до основного состояния».
После диссоциации состояний CT на свободные носители заряда эти носители в идеале должны перемещаться к электродам, откуда они в конечном итоге извлекаются. Однако по пути некоторые из этих носителей заряда могут также рекомбинировать посредством процесса, известного как биомолекулярная рекомбинация.
Процессы биомолекулярной рекомбинации также происходят через состояния CT. Следовательно, чтобы оптимизировать эффективность органических солнечных элементов, необходимо минимизировать безызлучательный распад состояний CT. В своей статье команды из Аризоны и Линчёпинга и их коллеги предоставляют единое описание безызлучательных потерь напряжения в органических солнечных элементах.
«Мы смогли одинаково хорошо описать ситуацию как с солнечными элементами на основе фуллеренов, так и без них», — пояснил Бредас. «Это единое описание было достигнуто путем объединения теоретических усилий в Аризоне и экспериментальных усилий, в основном проводившихся в Линчёпинге. С теоретической точки зрения мы смогли рассмотреть все соответствующие электронные состояния, а именно: основное состояние, состояние CT и сильно поглощающее состояние внутри акцептора и/или донора».
Источник — aobe.