Учёные постарались приблизить появление качественных солнечных батарей. Ими разработана аналитическая модель органических полупроводников. Исследователи из НИЯУ МИФИ изучили особенности фотогенерации. Так называется образование подвижных электронов и дырок (носителей заряда в полупроводниках) при поглощении квантов света. Они описали, как её эффективность изменяется от температуры. На их взгляд, это поможет создавать более совершенные устройства органической фотовольтаики (в частности, солнечные батареи). Итоги исследования обнародованы в высокорейтинговом журнале The Journal of Physical Chemistry Letters.
Неупорядоченные органические полупроводники уже широко используются в электронике в светодиодах. Научные работники активно исследуют возможности их использования в тонкоплёночных транзисторах, фотовольтаике, датчиках и так далее. Преимущество неупорядоченных органических полупроводников перед иными материалами – гибкость, лёгкость, разнообразие свойств и возможность производства по недорогой массовой технологии.
Дело в том, что в неупорядоченных органических полупроводниках (из-за малой диэлектрической проницаемости), поглощение фотона приводит к образованию специфических “геминальных пар”. В них электрон и дырка разделены в пространстве, однако связаны кулоновским взаимодействием.
Вероятность полного разделения таких пар определяет уровень фотогенерации свободных носителей заряда (электронов и дырок). Увеличение эффективности этого процесса, в свою очередь, очень важно для развития устройств органической фотовольтаики, к примеру, солнечных батарей.
Исследователи НИЯУ МИФИ разработали аналитическую модель, которая объясняет слабую зависимость вероятности разделения геминальных пар от температуры. Это происходит в согласии с опытом и данными моделирования Монте-Карло. Им удалось оценить важнейший параметр модели – начальное разделение пары. Он зависит от свойств материала.
