«Золотая середина» для солнечных панелей: молекулярный дизайн принёс рекордный КПД 18,13%

Ключом к успеху стало точное проектирование «нефуллереновых акцепторов» — молекул, которые принимают электроны для генерации тока. Учёные создали серию C-образных молекул с разной длиной боковых цепей. Эти цепи подобно «рукáм» регулируют, как близко молекулы располагаются друг к другу и смешиваются с полимером-донором PM6.

Были синтезированы четыре версии молекул — CB8, CB12, CB16 и CB20. Оказалось, что слишком короткие «руки» приводят к чрезмерному слипанию молекул и «застреванию» зарядов, а слишком длинные — нарушают пути переноса тока. Молекула CB16 стала оптимальным вариантом, обеспечив идеальный баланс.

Для подтверждения этого открытия потребовались совместные усилия всех университетов. Команда применила сверхбыструю спектроскопию для отслеживания движения электронов и синхротронное рентгеновское излучение для анализа структуры материала. Это доказало, что CB16 формирует идеально организованную сеть с полимером, обеспечивая быстрый перенос заряда.

В результате был создан солнечный элемент с эффективностью 18,13%, сохраняющий стабильность даже после длительного нагрева. Как отмечают авторы, эта работа демонстрирует, что прецизионный контроль над молекулярной архитектурой открывает путь к новому поколению высокоэффективной и гибкой энергетики.