Сотрудники Центра фотохимии РАН и МИФИ разбираются в причинах этого явления и предлагают в своей новой статье в журнале The Journals of Physical Chemistry. Series A.
При поглощении света неорганическим полупроводником, таким как кремний, электрон из валентной энергетической зоны переходит в зону проводимости, а в валентной зоне остаётся так называемая дырка. В неорганическом кристалле электроны и дырки движутся практически свободно, и ничего не мешает электрону с дыркой разбежаться подальше друг от друга.
Иная ситуация в органических полупроводниках, которые состоят из молекул, пусть даже довольно больших. В возбужденной светом молекуле электрон и дырка остаются в пределах молекулы и довольно быстро встречаются снова - рекомбинируют. При этом может излучиться свет (излучательная рекомбинация) или избыток энергии перейдёт в тепло (безызлучательная). Разделения зарядов, необходимого для работы батареи, не происходит.
Чтобы разделять заряды в органических полупроводниках, используют смеси веществ: одно легко отдаёт электроны (донор), другое легко их принимает (акцептор). Любое из них может поглощать свет, а дальше либо возбужденный электрон легко перепрыгнет на акцептор, либо донор с такой же легкостью захватит дырку. Для этого донор и акцептор просто должны находиться рядом. Такая пара из двух молекул, одна - захватившая электрон, а другая - дырку, называется эксиплексом с переносом заряда. В эксиплексе (EXCIted-state comPLEX) электрону с дыркой не очень просто рекомбинировать, поэтому образование таких эксиплексов необходимо для разделения зарядов в органических полупроводниках.
«Оказывается, далеко не любые пары «донор-акцептор» могут образовывать эксиплексы с переносом заряда. В нашей работе мы определили, по каким критериям следует подбирать пары "донор-акцептор", чтобы обеспечить образование эксиплексов, а следовательно, и эффективное разделение зарядов», - комментирует один из авторов работы, старший научный сотрудник Центра фотохимии РАН Александра Фрейдзон.
Ещё одна причина низкой эффективности органических солнечных батарей состоит в том, что большинство традиционно используемых молекул поглощает свет в видимой и УФ-области, тогда как большая часть солнечного излучения у поверхности земли приходится на ближний ИК-диапазон. Утилизация ИК-излучения особенно актуальна для облачных регионов, которых на Земле больше всего.
«В этой же работе мы предложили методику подбора молекул с поглощением в красной и ближней ИК области. На основе наших компьютерных моделей можно обучить искусственный интеллект и построить систему рекомендаций для производства органических фотовольтаических устройств с заданными свойствами. К последним относятся не только солнечные батареи, но и, например, фотоприемные матрицы», - дополняет Александра Фрейдзон.
14:52, 22 Декабря 25
 Спикеры «Россети Тюмень» и Яндекс Go выступили на конференции в Тюменском индустриальном университете
дальше..
|
 |
14:14, 22 Декабря 25
 Плавучая АЭС запечатлена на почтовой марке
дальше..
|
|
14:12, 22 Декабря 25
 Нововоронежская АЭС досрочно выполнила годовой план ФАС России по выработке электроэнергии
дальше..
|
|
13:58, 22 Декабря 25
 В структуре перевозимых по Севморпути грузов 86% составляют углеводороды
дальше..
|
|
13:52, 22 Декабря 25
 «Транснефть – Сибирь» модернизировала системы линейной телемеханики на участках девяти нефтепроводов
дальше..
|
|
13:36, 22 Декабря 25
 Выработка электроэнергии на Саратовской ГЭС в 2025 году превысила 5,5 млрд кВт·ч
дальше..
|
|
13:05, 22 Декабря 25
 «Роснефть» повышает эффективность энергообеспечения производственных объектов
дальше..
|
|
12:27, 22 Декабря 25
 Число правильных срабатываний РЗА в ЕЭС России превышает 96,5%
дальше..
|
|
12:20, 22 Декабря 25
 Правительство профинансирует развитие предприятий энергетики и ЖКХ в ряде регионов Северного Кавказа
дальше..
|
|
12:18, 22 Декабря 25
 В России разработана технология для предотвращения испарений бензина в топливных резервуарах
дальше..
|
|
12:13, 22 Декабря 25
 В четырех регионах России запущены в работу новые энергообъекты
дальше..
|
|
12:12, 22 Декабря 25
 Правительство РФ повышает эффективность взаимодействия между энергокомпаниями и потребителями
дальше..
|
|
12:05, 22 Декабря 25
 Томский политех смонтировал боксы для обеспечения радиационной безопасности пользователей СКИФа
дальше..
|
|
09:48, 22 Декабря 25
 Системный оператор минимизирует технические ограничения установленной мощности Рязанской ГРЭС
дальше..
|
|
09:46, 22 Декабря 25
 Чебоксарская ГЭС подарила перинатальному центру транскутанный билирубинометр
дальше..
|
|
09:41, 22 Декабря 25
 В Балаково при поддержке «Росэнергоатома» в 2026 году реализуют ряд проектов в сфере благоустройства и соцразвития
дальше..
|
|
09:39, 22 Декабря 25
 «Мособлэнерго» модернизировало воздушную ЛЭП в Коломне
дальше..
|
|
09:31, 22 Декабря 25
 В городе-спутнике Кольской АЭС в 2025 году реализован ряд проектов по благоустройству
дальше..
|
|
09:15, 22 Декабря 25
 РусГидро обновляет электросетевой комплекс на Сахалине и в Приморье
дальше..
|
|
08:38, 22 Декабря 25
 В Музее Победы на Поклонной горе состоялась премьера документального фильма «Быть светом»
дальше..
|
|
08:32, 22 Декабря 25
 В Казахстане запущена первая платформа-агрегатор для нетто-потребителей «зеленой» электроэнергии
дальше..
|
|
08:18, 22 Декабря 25
 Самолет Су-57 впервые поднялся в небо с перспективным двигателем пятого поколения «изделие 177»
дальше..
|
|
08:13, 22 Декабря 25
 «Россети Северо-Запад» восстановили работу 195 ЛЭП в Архангельской области после сильных снегопадов
дальше..
|
|
07:58, 22 Декабря 25
 В Ульяновской области подключен к сетевому газоснабжению ФАП в селе Крутец
дальше..
|
|
07:56, 22 Декабря 25
 В Хабаровске открылись тематические выставки к 20-летию ДГК
дальше..
|
|
07:35, 22 Декабря 25
 «Амурские электрические сети» в День энергетика отмечают своё 20-летие
дальше..
|
|
07:22, 22 Декабря 25
 В деревне Кочериново Новгородской области введены в эксплуатацию новые газопроводы
дальше..
|
|
06:49, 22 Декабря 25
 Художники Авердизма заряжаются энергией солнца
дальше..
|
|
06:47, 22 Декабря 25
 «Владимирэнерго» готовится к неблагоприятным погодным условиям
дальше..
|
|
06:38, 22 Декабря 25
 НПЗ Казахстана достигли исторического максимума переработки нефти и производства нефтепродуктов
дальше..
|
|
06:36, 22 Декабря 25
 «Приморские тепловые сети» модернизируют котельный цех №2
дальше..
|
|
06:35, 22 Декабря 25
 Во Всеволожском районе Ленинградской области догазифицировано садоводство «Осельки»
дальше..
|
|
06:34, 22 Декабря 25
 «РусГидро» актуализирует стратегию развития
дальше..
|
|
06:29, 22 Декабря 25
 В Ростехе обсудили вопросы профориентации молодежи
дальше..
|
|
06:08, 22 Декабря 25
 «Газпром трансгаз Екатеринбург» устранил более 100 дефектов на магистральном газопроводе «Бухара – Урал»
дальше..
|
|
06:05, 22 Декабря 25
 Для особых условий: столичный завод разработал первый в России LAN-кабель для нефтегазодобычи
дальше..
|
|
06:00, 22 Декабря 25
 Операционная деятельность ДГК должна стать безубыточной в перспективе пяти лет
дальше..
|
|
05:52, 22 Декабря 25
 «Промэнерго» модернизирует электросетевую инфраструктуру Абхазии
дальше..
|
|
05:49, 22 Декабря 25
 В Москве открылся завод по изготовлению щелочных батареек с системой рециклинга
дальше..
|
|
05:36, 22 Декабря 25
 2025 год стал юбилейным для энергосистемы Забайкалья
дальше..
|
|
05:18, 22 Декабря 25
 Индонезийская делегация посетила объекты «Росатома»
дальше..
|
|
05:16, 22 Декабря 25
 «Россети» обсудили перспективные направления сотрудничества с Минэнерго Монголии
дальше..
|
|
05:12, 22 Декабря 25
 В городе Строитель при поддержке «Северстали» создана Школа креативных индустрий
дальше..
|
|
04:09, 22 Декабря 25
 «Росатом» наградил лучшие образовательные проекты в финале акселератора «Миссия: таланты»
дальше..
|
|
03:57, 22 Декабря 25
 Дальневосточной генерирующей компании - 20 лет
дальше..
|
|
03:48, 22 Декабря 25
 В Тюменской области газифицирована деревня Баландина
дальше..
|
|
03:38, 22 Декабря 25
 Участники акций «Сад памяти» и «Сохраним лес» высадили в 2025 году более 100 млн деревьев
дальше..
|
|
03:36, 22 Декабря 25
 «Крымэнерго» электрифицировало детские сады в Джанкойском районе
дальше..
|
|
03:29, 22 Декабря 25
 Системный оператор увеличил степень использования пропускной способности ЛЭП в схеме электроснабжения Качканарского ГОКа
дальше..
|
|
03:23, 22 Декабря 25
 С Днем энергетика!
дальше..
|
|
03:05, 22 Декабря 25
 Новая подстанция 110 кВ «Ярус» обеспечит растущее энергопотребление Уватского проекта
дальше..
|
|
03:00, 22 Декабря 25
 В Ульяновской области построены три межпоселковых газопровода в Старомайнском районе
дальше..
|
|
|
|
Органические солнечные батареи могли бы стать лёгкой, дешёвой и универсальной альтернативой традиционным кремниевым, если бы не низкая эффективность преобразования света в электричество в органических полупроводниках.
.jpg)