Kulisy prowadzonych badań zostały opisane na łamach Advanced Materials. Organiczne ogniwa słoneczne wykorzystują materiały organiczne do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną. Z kolei powszechnie stosowane moduły opierają się przede wszystkim na krzemie.
Czytaj też: Chińczycy mają nową metodę produkcji półprzewodników. W czym tkwi jej sekret?
Alternatywa dla krzemu wyróżnia się między innymi wszechstronnością. Można ją wytwarzać w formie elastycznych rolek i to po niskich kosztach, jednocześnie stosując je na wiele różnych sposobów. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia się czujniki, przenośne ładowarki czy tzw. wearables.
Na tym zalety organicznych ogniw słonecznych się nie kończą. Mogą być półprzezroczyste lub kolorowe, co sprawia, iż łatwo jest je wkomponować w ogólną estetykę budynków i innych elementów krajobrazu. Oczywiście, gdyby ta technologia posiadała wyłącznie zalety, to już dawno byłaby wiodącą na rynku. Niestety, takie moduły mają zwykle niższą sprawność konwersji mocy od nieorganicznych ogniw słonecznych.
Trójskładnikowe organiczne ogniwo słoneczne zaprojektowane przez naukowców związanych z Chińską Akademią Nauk nie wykorzystuje materiałów takich jak krzem
Aby to zmienić, naukowcy związani z Chińską Akademią Nauk wprowadzili magiczny składnik, za sprawą którego powstało trójskładnikowe organiczne ogniwo słoneczne. Dzięki niemu powinien poprawić się sposób konwersji światła w energię. Jeśli zaś chodzi o pochłanianie tego światła, to można je poprawić poprzez wybór materiału absorbującego światło w obszarze nieobjętym przez donor lub akceptor.
Taki dodatkowy składnik pozwala także na precyzyjne dostrajanie całej konstrukcji, przy czym członkowie zespołu badawczego wymieniają trzy główne sposoby rozmieszczania go. Pierwszy obejmuje zanurzenie w materiale donorowym, drugi osadzenie w materiale akceptorowym a trzeci rozproszenie na interfejsach donora i akceptora. W tym przypadku przełomowy materiał nazywa się LA1 i jest akceptorem, który naukowcy zmodyfikowali za pomocą fenyloalkilowych łańcuchów bocznych. Wprowadzone zmiany doprowadziły do wzrostu wydajności ogniwa.
Czytaj też: Pierścienie plazmowe jak moc z “Gwiezdnych wojen”. To czysta fizyka, nie telekineza
Kontrolując aspekty takie jak kompatybilność na linii gospodarz – gość, energia powierzchniowa, dynamika krystaliczna i interakcje międzycząsteczkowe, autorzy badań byli w stanie kontrolować dystrybucję trzeciego składnika. Ostatecznie ich konstrukcja doprowadziła do wzrostu sprawności konwersji energii o ponad 19%. Jednocześnie, jak sami przyznają, nie są jeszcze w pełni zorientowani co do czynników, które pozwoliły na osiągnięcie tak imponujących rezultatów. W efekcie zamierzają prowadzić dalsze badania, które powinny to zmienić. Oczywiście brzmi to nieco zabawnie, lecz nie powinno być tajemnicą, że czasami nawet autorzy badań nie są pewni, w jaki sposób doprowadzili do przełomu.