Ученые наблюдали необычный квантовый эффект: что известно
Ученые наблюдали уникальное явление, которое раньше считалось возможным лишь при наличии металлических оксидов в органических полупроводниках. Руководимое экспертами из Кембриджа исследование выявило перспективный метод захвата света и преобразования его энергии в электрическую форму. Этот прорыв способен преобразовать область солнечной энергетики и электронной техники, пишет ScienceDaily.
Центральным объектом исследования стал спинорадикальный органический полупроводник P3TTM. В основе каждой его молекулы лежит один неспаренный электрон, что обуславливает особые магнитные и электронные свойства. Сначала семейство этих молекул привлекло внимание специалистов своей сильной флуоресценцией, что оказалось полезным при разработке органических светодиодов. Позже обнаружилось еще одно примечательное свойство.
«Обычно в органических соединениях электроны образуют устойчивые пары и практически не влияют друг на друга. Наша система демонстрирует совершенно иной эффект: когда молекулы сближаются, их отдельные электроны вступают во взаимодействие, располагаясь чередующимися рядами, направленными вверх-вниз. Подобное поведение характерно для изоляции по механизму Мотта-Хаббарда. Когда такая структура поглощает световую энергию, один из электронов перемещается на ближайшую позицию, образуя пару противоположных зарядов, способных служить источником электричества», — объясняет один из авторов исследования Бивен Ли.
Команда решила подтвердить полученный эффект экспериментально, создав солнечный элемент на основе тонкой пленки P3TTM. Устройство продемонстрировало поразительную эффективность, близкую к абсолютной, — практически каждый поступивший фотон успешно трансформировался в полезный электрический ток.
Обычные органические солнечные элементы нуждаются в применении двух разных веществ: первого — для испускания электронов, второго — для их приема, причем контакт между ними зачастую становится причиной ограничения производительности устройства. Напротив, новинка обеспечивает полный цикл трансформации исключительно силами одного материала. Электроны после поглощения фотона естественно мигрируют к соседним молекулам той же природы, формируя необходимые разделения зарядов. По словам ученых, результаты нового исследования открывают дорогу к будущему производству солнечных элементов из одного универсального, легковесного и экономически выгодного материала.
Ранее российские ученые придумали способ ускорить разработку солнечных панелей.
