Российский коллектив исследователей создал эмпирическую модель, позволяющую по молекулярной структуре прогнозировать фотостабильность полимеров для органической солнечной энергетики.
Российский коллектив исследователей сделал важный шаг в развитии органической фотовольтаики, представив новую методику проектирования стабильных органических солнечных элементов (ОСЭ). Работа была опубликована в журнале Advanced Energy Materials.
Для анализа ученые объединили усилия нескольких учреждений: Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии (ФИЦ ПХФ и МХ РАН), Института элементоорганических соединений имени Несмеянова РАН, Института физики металлов имени Михеева УрО РАН, Уральского федерального университета и Московского государственного университета имени Ломоносова.
Главным результатом стало введение параметра figure of merit (FOM), отражающего фотостабильность полимеров под воздействием солнечного света, особенно в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне.
Ученые разделили полимерные материалы на «строительные блоки» и для каждого блока рассчитали дескриптор стабильности (δ). Сумма этих дескрипторов дает прогноз стабильности материала. Для более чем 240 полимеров полученная корреляция между прогнозом и экспериментом составила r = 0,92.
Также исследование установило, что материалы с большей упорядоченностью полимерных цепей и кристалличностью подвержены быстрой деградации. Это связано с усилением межмолекулярных реакций под воздействием света.
Ключевым физическим механизмом оказались триплетные возбужденные состояния (T1): чем ниже энергия T1 у строительного блока, тем быстрее разрушается полимер.
По словам руководителя исследования, заведующего отделом кинетики и катализа ФИЦ ПХФ и МХ РАН Павел Трошин, предложенный подход открывает принципиально новые возможности для таргетированного создания органических полупроводниковых материалов с высоким КПД и продолжительным сроком службы.
Органические солнечные элементы уже показывают эффективность выше 20 %. Однако ключевой преградой к их широкому промышленному применению оставалась низкая стабильность: материалы деградируют под воздействием света.
Разработанная технология может стать основой для коммерциализации ОСЭ: сочетание высокой эффективности и долговечности — именно то, что критически важно для внедрения в возобновляемую энергетику. Результат выглядит как серьезный шаг к тому, чтобы органические солнечные батареи стали не просто лабораторным образцом, а надежной частью энергетического сектора.
#КуZбасс #ZаРодину #ZаПобеду #ЗаРоссию #ZаМир #kuZinfoZaПобеду #куZинфоZаПобеду #куZинфоЗАпобеду #ZаПрезидента #ZаПутина #ZaPutina
Официальные аккаунты КузИнфо.ру в соцсетях: Одноклассники, ВКонтакте, X - KuzInfo, Яндекс Дзен, Rutube
