Исследовательская группа Кембриджского университета в Великобритании недавно добилась прогресса в исследованиях органических свободных радикальных полупроводниковых фотоэлектрических материалов. Исследователи обнаружили, что светящаяся органическая полупроводниковая молекула под названием поли (3-тритилтиофен) обладает особыми фотоэлектрическими свойствами, и это исследование фотоэлектрических материалов дает новые идеи для разработки технологии солнечных элементов.

В отличие от традиционных электронно-спаренных органических полупроводников, органические радикальные полупроводники содержат по меньшей мере один неспаренный электрон на молекулу и демонстрируют характеристики «открытой оболочки». Ли Бивэнь, первый автор статьи, сказал: « В большинстве органических материалов электроны появляются парами и не взаимодействуют с соседними электронами. Но в нашей системе, когда молекулы плотно упакованы, взаимодействие между неспарными электронами на соседних сайтах побуждает их поочередно расположяться вверх и вниз — это признак поведения Мотта-Хаббарда ".

Исследовательская группа использовала тонкую пленку P3TTM для изготовления экспериментальных солнечных элементов, которые содержат слой PEDOT: PSS на подложке из оксида индия и олова, слой фуллерена, интерьерный слой PCBM и алюминиевый электрод. Данные испытаний показывают, что фотоэлектрический материал достигает почти полной эффективности сбора заряда в стандартных условиях освещения. Исследователи отмечают: « Это означает, что почти каждый фотон преобразуется в пригодный заряд. В традиционных молекулярно-полупроводниковых солнечных элементах преобразование фотона в заряд обычно происходит только на границе раздела между двумя материалами, что ограничивает общую эффективность ».

Принцип работы этого нового органического свободно-радикального полупроводникового фотоэлектрического материала основан на процессе переноса фотовозбужденных электронов между теми же молекулами. Исследовательская группа добавила: « Напротив, в этих новых материалах после поглощения фотонов энергия приводит в движение электрон из одной молекулы в одну и ту же соседнюю молекулу, что создает заряд. "Это прорывное исследование фотоэлектрических материалов открывает возможность создания солнечных элементов из одного недорогого легкого материала, результаты которого были опубликованы в журнале Nature Materials.