Ученые из университета Суонси разработали очень чувствительный метод обнаружения крошечных признаков так называемых «ловушек заряда» в органических полупроводниках. Исследование, опубликованное в Nature Communications, может изменить представления о том, что ограничивает производительность органических солнечных элементов, фотодетекторов и OLED, сообщает портал Phys.org.
Органические полупроводники – это материалы, в основном состоящие из углерода и водорода, изделия из которых могут быть гибкими и легкими. Они являются ключевыми компонентами OLED-дисплеев, солнечных элементов и фотодетекторов, которые могут различать разные цвета и даже имитировать стержни и колбочки человеческого глаза. Однако эффективность органических солнечных батарей по преобразованию солнечного света в электричество недавно достигла всего лишь 18%, и несмотря на то, что гонка продолжается, ученым нужно понять основы процессов, чтобы увеличить показатели эффективности преобразования.
Ведущий автор исследования Насим Зарраби, доктор философии сказал: «В течение долгого времени мы предполагали, что некоторые заряды, генерируемые солнечным светом, могут задерживаться в полупроводниковом слое (ловушках) солнечного элемента, но нам так и не удалось доказать это. Ловушки делают солнечные элементы менее эффективными, фотодетекторы – менее чувствительными, а OLED-панели – менее яркими, поэтому нам действительно нужен способ их изучить, а затем понять, как избежать попадания в эти ловушки».
Руководитель исследования, доктор Ардалан Армин прокомментировал: «Обычно ловушки – это, так сказать, «тупики», но в нашем исследовании мы видим, что они также генерируют новые заряды, а не уничтожают их полностью. Мы предсказывали это явление, но до сих пор не обладали инструментами, чтобы обнаружить эти заряды, генерируемые с помощью ловушек».
Доктор Оскар Сандберг, теоретик, стоящий за этой работой, сказал, что он ждал такой экспериментальной точности в течение нескольких лет. «То, что мы наблюдали экспериментально, было известно в кремнии и арсениде галлия как солнечных элементах с промежуточной полосой, а в органических солнечных элементах никогда не было доказано, что ловушки могут генерировать заряды», – сказал он. «Дополнительные заряды, создаваемые ловушками, не выгодны для выработки большого количества электроэнергии, потому что они очень малы. Но достаточно иметь возможность изучить эти эффекты и, возможно, найти способы контролировать их, чтобы действительно улучшить производительность устройства».
