Новый полимер позволяет приблизить эффективность органических солнечных элементов к 20 процентам при пятой части стоимости

Исследователи из Университета Чжэнчжоу представили недорогой полимер PTQ15, который позволяет органическим солнечным элементам (ОСК) достигать сертифицированной эффективности преобразования энергии в 19,96% - беспрецедентный показатель для недорогих органических материалов. Это достижение приближает ОСК к коммерческой жизнеспособности, сохраняя при этом легкие и гибкие качества, которые делают эту технологию привлекательной.

Производство PTQ15 обходится примерно в 35 528 долларов за килограмм, что составляет одну пятую часть цены на известные "звездные" полимеры PM6 и D18, стоимость которых превышает 200 000 долларов за килограмм. Такая экономия обусловлена упрощенным трех-четырехступенчатым синтезом, который обеспечивает выход более 80%, резко снижая затраты на материалы и производство.

ОСК, изготовленные с использованием PTQ15 и акцепторов K1/K6, установили новый эталон эффективности - 19,96%. Измерения показали сверхбыстрый перенос заряда всего за 1,40 пикосекунды и минимальные нерадиационные потери энергии в 0,190 электрон-вольт - показатели, отражающие эффективную диссоциацию экситонов и снижение тепловых потерь.

Устройства, обработанные в условиях открытого воздуха при относительной влажности 25%, достигли эффективности 19,37%. Исследование оценивает минимальную устойчивую стоимость в $0,36 за ватт, что ставит эти ОСК в один ряд с обычными кремниевыми фотоэлектриками по соотношению цена/эффективность.

Следующие шаги направлены на преодоление порога эффективности в 20 процентов путем совершенствования пар донор-акцептор и морфологии пленки. В случае успеха PTQ15 сможет перевести ОСК из разряда лабораторных прототипов в разряд основных энергетических решений, обеспечив экономичную, легкую и гибкую солнечную энергию для более широкого спектра применений.