Группа ученых из Государственного института эталонов и технологий (США) показала, что характеристики поверхности электрода, применяемого при изготовлении органических фотогальванических частей, оказывают существенное воздействие на их свойства.

Мысль использования органических молекул для выработки тока под воздействием света завлекает профессионалов тем, что солнечные элементы такового типа оказываются существенно дешевле и проще в применении, чем классические полупроводниковые. Распространение этой технологии сдерживают два принципиальных фактора: низкая (наименее 6%) эффективность преобразования и малый (несколько тыщ часов) срок службы. Считается, что коммерческие перспективы органических солнечных частей зависят от того, смогут ли они достигнуть 10%-ной эффективности при одновременном увеличении расчетного ресурса до 10 тыс. часов.

Создатели сосредоточили свое внимание на более распространенном типе частей, действующим веществом которых является смесь полимера, всасывающего излучение с выделением электронов, и фуллерена, эти электроны «собирающего». При нанесении таковой консистенции на поверхность она твердеет и образует пленку, в толще которой формируются полимерные и фуллереновые «каналы». В эталоне эти токопроводящие структуры должны достигать краев пленки; если же меж нижним краем и полимерами появляется преграда из молекул фуллерена, эффективность устройства падает.

Воспользовавшись способами исследования околокраевой узкой структуры рентгеновского поглощения (NEXAFS-спектроскопии), ученые узнали, что при определенных критериях поверхность электрода начинает отталкивать молекулы фуллерена вглубь пленки, что сходу увеличивает эффективность; электронные характеристики контакта при всем этом также меняются в наилучшую сторону.

Органический солнечный элемент в разрезе. Желто-коричневым выделен полимер, голубым — фуллерен. Иллюстрация NIST

Полная версия отчета исследователей размещена в журнальчике Applied Physics Letters.