Британські дослідники з Кембриджу виявили органічний напівпровідник, здатний ефективно перетворювати світло на електрику.

Дослідники встановили, що особлива органічна молекула здатна генерувати електрику у спосіб, який раніше вважався властивим лише неорганічним матеріалам. Дослідження проведене командою фізиків під керівництвом професора сера Річарда Френда та командою хіміків під керівництвом професора Хьюго Бронштейна. 

Наукова робота присвячена органічному спін-радикальному напівпровіднику — P3TTM. Вчені виявили, що через близьке розміщення молекул цього матеріалу унікальні взаємодії між непарними електронами дозволяють перетворювати фотон у придатний для використання електричний заряд.

У більшості органічних матеріалів електрони утворюють пари та практично не взаємодіють один з одним. Однак у цій системі, коли вони об’єднуються, взаємодія між непарними електронами на сусідніх ділянках спонукає їх вишикуватись поперемінно вгору і вниз. Поглинаючи світло, один з них перестрибує до сусіднього, створюючи позитивні та негативні заряди, які можна використати для генерації електричного струму.

Це значний прогрес, порівняно із традиційними сонячними елементами, яким для генерації електрики зі світла необхідна комбінація з двох різних матеріалів — донора та акцептора, що обмежує їхню загальну ефективність. 

За результатами лабораторних випробувань матеріал продемонстрував високу ефективність, та показав квантовий вихід генерації заряду до 40% в одній з конфігурацій. В іншій з використанням простого сонячного елемента з тонкої плівки того самого P3TTM, зафіксовано практично ідеальну ефективність збирання електричного заряду, близьку 100%. 

Цей прорив сприятиме розробці компактних, високоефективних та недорогих сонячних елементів, які використовують один матеріал замість двох. У разі успішної інтеграції технологія може стати основою для наступного покоління самозарядних електронних пристроїв. 

Результати дослідження опубліковані у журналі Nature

Джерело: TechXplore; NotebookCheck