Большие фуллерены могут помочь в повышении эффективности органических фотоэлементов

Сейчас существенно активизировались научные исследования органических фотовольтаических устройств (ОФУ). Особенный интерес, например, являются ОФУ, включающие в себя полимеры в качестве доноров и разные фуллерены (С60) с присоединенными молекулами органических соединений в качестве акцепторов.

Так, межуниверситетская несколько исследователей, в которую вошли американские и германские ученые из Джорджтаунского Университета (Georgetown University), Вашингтон, Округ Колумбия; компании Luna Innovations Inc., штат Вирджиния; Университета Фридриха-Александра (Friedrich-Alexander-Universitat), Эрланген, Германия; Национальной лаборатории США по возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory), штат Колорадо; Университета Санта Барбара (University of Santa Barbara), штат Калифорния, создала новый вид фуллеренов для аналогичных применений. Данные исследований размещены в интернет-издании Nature Materials (Endohedral fullerenes for organic photovoltaic devices).

Одним из фундаментальных ограничений эффективности преобразования энергии существующими органическими фотовольтаическими устройствами есть низкий выход по напряжению, что определяется орбитальными несоответствиями между молекулами полимера-акцептора и молекулами донора.

Главным преимуществом новых полых С60 если сравнивать с существующими есть более высокое напряжение холостого хода. Ученые отмечают, что напряжение холостого хода у новых фуллеренов – 890 мВ, в то время, как у лучших образцов, известных на сегодня, это напряжение не превышает 630 мВ. Группе, которую возглавлял д-р Мартин Дрис (Martin Drees), удалось значительно повысить ответственный параметр благодаря успешному введению в молекулу фуллерена ионов нитрида лютеция (Lu3N).

Д-р Дрис и его сотрудники применяли большие фуллерены, дабы ввести вовнутрь сферы молекулы нитридов. Авторы назвали новые фуллерены с наполнением Lu3N – TNEF (семь дней nitride endohedral fullerenes).

Потому, что растворимость начальных TNEF была на большом растоянии от уровней, желательных при изготовлении органических фотовольтаических устройств, авторы поставили задачу их модификации. Группе д-ра Дриса удалось создать пара модификаций методом эксоэдральной их функционализации, другими словами, присоединения органических молекул снаружи С60. Такие химические опыты были известны, но на фуллеренах намного меньшего размера.

Обрабатываемость новых материалов была в полной мере сравнимой с существующими. В следствии, они легко смогут быть использованы в уже существующих технологических процессах. Более высокое напряжение холостого хода дает им дополнительные преимущества.

Таковой новый материал выглядит очень многообещающим. На данный момент авторы поставили задачу подбора комбинаций TNEF и полимеров с целью получения материалов с более широким спектром поглощения чтобы повысить эффективность органических фотоэлементов. По словам д-ра Дриса, моделирование продемонстрировало возможность, и ученые сохраняют надежду взять эффективность более 10 процентов, применяя уже узнаваемые из публикаций полимеры –доноры.

Евгений Биргер

Случайные записи:

• Американские учёные создали прототип плоской камеры без объектива
• Разработка нового оптического диода обещает раскупорить одно из узких мест в области оптических вычислений

Фуллерены — Харольд Крото

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Ученые нист существенно увеличили эффективность органических фотоэлементов

  Ученые НИСТ (National Institute of Standards and Technology – NIST), США совершили изучения, продемонстрировавшие главные элементы разработки…

• Фирма conocophillips финансирует нанотехнологии для повышения эффективности нефтедобычи

  Одна из наибольших в мире – американская нефтяная компания ConocoPhillips и Университет Штата Канзас (University of Kansas) заявили о начале совместной…

• Неорганические фотоэлементы на основе наностержней

  Стартовал новый нано исследовательский проект ROD_SOL, финансируемый в рамках научных изучений Европейского Сообщества. Цель проекта – разработка новых…

• Наноалмазы повышают эффективность лечения при снижении дозировки лекарств

  Аспирант кафедры фармацевтической разработке Рязанского национального медуниверситета Руслан Яковлев внес предложение создать совокупность доставки…