Американские учёные обнаружили новые свойства полупроводниковых материалов, которые могут привести к созданию эффективных и недорогих пластиковых солнечных батарей.

Физик Виталий Подзоров и его коллеги из Университета Ратджерса (США) первыми наблюдали, как экситоны — квазичастицы, которые образуются при поглощении фотонов полупроводниками, — путешествовали в органическом ПП рубрене на расстояние от двух до восьми микрон, что сравнимо с поведением экситонов в неорганических материалах — кремнии и арсениде галлия, используемых в солнечных элементах. Ранее наблюдалась диффузия всего в 20 нанометров.

В один прекрасный день солнечные элементы на основе этой технологии могут заменить кремниевые батареи.

«Органические полупроводники очень перспективны не только для солнечной энергетики, но и других целей — к примеру, изготовления видеодисплеев, ибо их можно производить на больших листах, — подчёркивает г-н Подзоров. — Но ограниченная фотогальваническая эффективность не позволяет им развернуться. Мы ожидаем, что наше открытие станет новым стимулом к исследованию и использованию этих материалов».

Экситоны состоят из электрона с отрицательным зарядом и дыры, то есть положительного заряда. Они могут генерировать фотонапряжение, попадая на границу или стык полупроводника, после чего электроны движутся в одну сторону, а дырки — в другую. Если диффузия экситона составляет лишь десятки нанометров, то фотонапряжение может возникнуть только вблизи стыка или границы. Этим и объясняется низкая эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую в органических элементах.

Хотя исключительно чистые кристаллы рубрена, изготовленные американскими физиками, пригодны только для проведения лабораторных экспериментов, исследования показывают, что ограничения органических полупроводников можно снять, разработав новые материалы.