Органические фотоэлементы с рекордной производительностью

03.12.2018

Материаловеды в Университете Эрлангена - Нюрнберга поставили новый рекорд КПД органических фотоэлементов, в которых не используются фуллерены. Проведя несколько сложных оптимизаций, они достигли коэффициента преобразования энергии 12,25 процентов на площади в один квадратный сантиметр. Достижение такой площади было необходимо для начала производства рабочих прототипов.

В последние годы в области органических фотоэлектрических систем (ОФС) был достигнут значительный прогресс. В большинстве случаев, органические солнечные фотоэлементы состоят из двух слоев полупроводников - один из них служит донором электронов, а другой - акцептором, или проводником электронов. В противоположность кремниевым элементам, которые получают из расплава или осаждением в вакууме, слои полимера в ОФС получаются прямым осаждением из раствора на несущую пленку. С одной стороны, это означает сравнительно низкие производственные затраты, а с другой стороны эти гибкие модули проще применять, чем кремниевые, в стесненных городских условиях. Длительное время фуллерены - углеродные наночастицы - считались идеальными акцепторами, однако собственные потери основанных на фуллеренах композитов значительно снижают их эффективность. Таким образом, полученный в Университете Эрлангена - Нюрнберга результат приводит к смене парадигмы в этой области.

Значительные рост эффективности и надежности означает, что печатаемые гибридные ОФС становятся пригодными для коммерческого использования. Однако, для создания прототипов, пригодных для практического применения, технология должна быть перенесена с лабораторных квадратных миллиметров на стандартную площадку в один квадратный сантиметр.

Ученые сумели значительно снизить потери, подстраивая параметры поглощения света, уровни энергии и микроструктуру органических полупроводников. Главной целью этой оптимизации была совместимость донора и акцептора и баланс между плотностью тока и напряжением в цепи, что важно для мощности вырабатываемой энергии.

<< Назад: Гидрогелевые покрытия из графена и крахмала для имплантатов головного мозга 03.12.2018

>> Вперед: Перемещение предметов лучами света 02.12.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глюкозамин и когнитивные нарушения 16.10.2026

С возрастом нарушения памяти и мышления становятся все более распространенной проблемой, однако причины того, почему у одних людей легкие когнитивные изменения остаются стабильными, а у других со временем перерастают в деменцию, до сих пор изучены не полностью. Новая работа исследователей Университета Флориды в США указывает на возможную связь одного из широко используемых пищевых добавок с таким переходом. Речь идет о глюкозамине, который обычно принимают для уменьшения дискомфорта в суставах и поддержания их здоровья. Специалисты проанализировали обезличенные медицинские записи UF Health, охватывающие период с 2012 по 2024 год. С помощью искусственного интеллекта они изучили информацию о пациентах с болезнью Альцгеймера и другими связанными с ней деменциями, а также о людях с легкими когнитивными нарушениями. Последние характеризуются заметными проблемами с памятью или мышлением, которые уже выходят за рамки обычных возрастных изменений, но при этом еще не обязательно существенно ...>>

Звук на квантовом уровне меняется скачками, а не постепенно 16.10.2026

В привычном мире звуковые колебания затухают постепенно: струна после щипка вибрирует все слабее, а звон постепенно превращается в тишину. На уровне квантовой физики картина оказывается совершенно иной. Здесь энергия звука существует отдельными порциями, и переход между состояниями может происходить скачкообразно. Исследователи из Стэнфордского университета впервые смогли непосредственно наблюдать такой процесс в реальном времени, зафиксировав квантовые скачки отдельных звуковых частиц. Речь идет о фононах - квантовых порциях механических колебаний, которые можно рассматривать как своеобразный аналог фотонов для звуковых волн. В макроскопическом мире энергия вибрации может уменьшаться практически непрерывно, однако на квантовом уровне такое описание перестает работать. Энергетическое состояние системы изменяется дискретно, переходя с одного уровня на другой. Результаты стэнфордского эксперимента были опубликованы в журнале Science. Чтобы зафиксировать столь быстрый и чувствительн ...>>

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Рискованное вытряхивание воды из уха 12.02.2026 После купания в бассейне или море многие из нас сталкиваются с неприятным ощущением, когда в ухо попадает вода. Эта жидкость создает дискомфорт, приглушает звуки и порой вызывает раздражение. В попытке быстро избавиться от проблемы люди часто прибегают к привычному приему: резко наклоняют голову и энергично трясут ею, иногда даже подпрыгивая при этом на одной ноге. Однако недавние исследования показывают, что такой, казалось бы, безобидный способ может таить в себе серьезную угрозу, особенно для самых маленьких. Ученые из Корнеллского университета и Виргинского политехнического института в США решили разобраться, почему вода так упорно задерживается в слуховом проходе и какие силы действительно нужны, чтобы ее оттуда извлечь. Оказалось, что главную роль здесь играет поверхностное натяжение жидкости - именно оно удерживает капли воды внутри узкого канала, словно невидимая пленка. Чтобы преодолеть эту силу, приходится создавать значительное ускорение. Специалисты провели серию тщательных экспериментов, используя гидрофобные стеклянные трубки, а также точные трехмерные модели ушных каналов человека. Результаты оказались довольно тревожными: для того чтобы вытряхнуть воду, требуется ускорение, которое в случае маленьких детей примерно в 10 раз превышает силу земного притяжения. Иными словами, голова ребенка в момент таких резких движений испытывает перегрузки, сравнимые с теми, что возникают при сильных ударах или сотрясениях. Подобные ускорения способны привести к серьезным последствиям для мозга, особенно у малышей, чьи ушные каналы еще очень узкие, а ткани организма более уязвимы. Авторы работы подчеркивают, что многократное повторение подобных манипуляций может со временем накапливать микроповреждения, напоминающие по механизму субконтузионные травмы, которые иногда наблюдаются у спортсменов. К счастью, исследователи предложили гораздо более безопасную альтернативу. Вместо рискованных встряхиваний достаточно закапать в ухо несколько капель жидкости, обладающей меньшим поверхностным натяжением, чем обычная вода. Хорошо подойдут для этой цели, например, медицинский спирт или раствор уксуса - они легко разрушают "пленку" и помогают воде свободно вытечь наружу без лишних усилий и опасности. Таким образом, привычный с детства способ избавления от воды в ушах требует пересмотра. Особенно осторожными следует быть родителям, когда речь идет о детях: их организм еще не готов к таким перегрузкам.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026