Organická polovodičová molekula může revolucionizovat sběr sluneční energie

3. 10. 2025

čas čtení 2 minuty
Vědci pozorovali jev, o kterém se kdysi myslelo, že je doménou anorganických oxidů kovů, ale kterému se daří i v zářící organické molekule polovodiče. Práce vedená University of Cambridge odhaluje nový mocný mechanismus pro sběr světla a jeho přeměnu v elektřinu. To by mohlo předefinovat budoucnost solární energie a elektroniky a vést k lehčím, levnějším a jednodušším solárním panelům vyrobeným z jediného materiálu.

Výzkum se zaměřuje na spin-radikálovou organickou polovodičovou molekulu zvanou P3TTM. V jeho středu se nachází jediný, nepárový elektron, který mu dává jedinečné magnetické a elektronické vlastnosti. Tato práce vychází ze spolupráce mezi týmem syntetické chemie profesora Huga Bronsteina na katedře chemie Yusufa Hamieda a týmem polovodičové fyziky vedeným profesorem Sirem Richardem Friendem na katedře fyziky. Vyvinuli tuto třídu molekul, aby poskytovala velmi účinnou luminiscenci, která se používá v organických LED diodách.

Studie, publikovaná v Nature Materials, však odhaluje jejich skrytý talent: Když se dostanou do těsného kontaktu, jejich nepárové elektrony interagují způsobem nápadně podobným Mott-Hubbardovu izolátoru.

Tým demonstroval nové možnosti vytvořením solárního článku z filmu P3TTM. Když světlo dopadlo na zařízení, dosáhlo pozoruhodné účinnosti blízké jednotkové účinnosti sběru náboje, což znamená, že téměř každý foton světla byl přeměněn na použitelný elektrický náboj. V konvenčních molekulárních polovodičových solárních článcích může přeměna absorbovaného fotonu na elektrony a díry (elektřinu) nastat pouze na rozhraní mezi dvěma různými materiály, kde jeden působí jako donor elektronů a druhý jako akceptor elektronů, a to ohrožuje celkovou účinnost.

Naproti tomu u nových materiálů je po absorpci fotonu energeticky "z kopce" přesunut elektron z jedné molekuly do identické sousední molekuly, čímž se vytvoří elektrické náboje. Potřebná energie, často nazývaná "Hubbardovo U", je elektrostatická nabíjecí energie pro dvojité elektronové obsazení molekuly, která se stala záporně nabitou.

Dr. Petri Murto z katedry chemie Yusufa Hamieda vyvinul molekulární struktury, které umožňují vyladění kontaktu mezi molekulami a energetickou rovnováhu řízenou Mott-Hubbardovou fyzikou potřebnou k dosažení separace náboje. Tento průlom znamená, že by mohlo být možné vyrábět solární články z jediného, levného lehkého materiálu.

Zdroj v angličtině: ZDE

0
Vytisknout
241

Diskuse

Obsah vydání | 3. 10. 2025