Исследование показало, как укладка молекул улучшает эффективность солнечных устройств

Исследование, проведённое учёными из Университета Осаки, показало, что правильное расположение молекул, поглощающих свет, может значительно повысить эффективность органических солнечных батарей. Эти устройства становятся всё более популярными благодаря своей гибкости и лёгкости. Их работа зависит от способности молекул преобразовывать световую энергию в электрический ток. Этот процесс связан с энергией связи экситонов, которая влияет на образование свободных зарядов. Чем ниже эта энергия, тем лучше работает устройство.

Учёные обнаружили, что энергия связи экситонов в твёрдых материалах зависит от того, как молекулы расположены друг относительно друга. Они синтезировали два типа звёздчатых молекул: одну с гибким центром, а другую — с жёстким. В растворе они вели себя одинаково, но в твёрдом состоянии жёсткие молекулы лучше укладывались, как плиты, что снижало их энергию связи экситонов.

Чтобы проверить результаты, команда создала органические солнечные батареи и фотокатализаторы на основе каждой из молекул. Устройства, использующие жёсткие молекулы, показали отличные результаты благодаря низкой энергии связи экситонов, что способствовало высокой генерации свободных зарядов. Эти выводы открывают новые возможности для разработки более эффективных оптоэлектронных устройств.