Ученые из Кембриджского Университета обнаружили средство манипулирования электронами в органических солнечных элементах, которые могли бы улучшить свои показатели до уровня, сопоставимого с уровнем кремниевой основы клеток.

Органические солнечные элементы представляют собой новый класс клеток, которые имитируют процесс фотосинтеза растений. Но у них не хватает эффективности, чтобы конкурировать с более дорогостоящими кремниевыми элементами, об этом сообщает британский энергетический журнал PE.

На данный момент, солнечные батареи  работают на 12 % от своей эффективности, превращая свет в электричество, по сравнению с возможностями 20-25% от фотосинтеза. Органические солнечные батареи большие работают с  углеродами молекул, вместо неорганических полупроводников, которые используются в кремниевых ячейках.

Эти органические клетки могут быть очень тонкими, лёгкими и гибким. Они экономичнее для использования на производстве.

Учёные сомневаются в том, что им удастся воспроизвести всю схему, работающую в растениях, целиком: живые системы слишком сложны. К тому же при фотосинтезе происходит обмен не только энергией, но и веществом, что неуместно, если цель — просто получить электричество. Тем не менее, ничто не мешает позаимствовать лишь необходимые для решения поставленной задачи элементы фотосинтеза.

Исследователи из Кавендишской лаборатории Кембриджа разработали методы на лазерной основе, которые позволяют отслеживать движение и взаимодействие электронов в клетках. К их удивлению, учёные обнаружили, что разница в производительности между материалами возможно связана с квантовой механикой .

Фотосинтез в растениях и большинстве бактерий имеет много общего с технологией, по которой работают солнечные батареи: зелёный пигмент улавливает энергию света и передаёт её электронам, которые при прохождении длинной цепочки химических реакций образуют молекулы с весьма энергоёмкими химическими связями, что позволяет накапливать и передавать большое количество энергии. Сейчас исследователи предполагают, что относительно простая биологическая техника, собирающая солнечный свет, в принципе может преобразовывать солнечные лучи в электричество очень эффективно.

«Это открытие очень интересно, теперь мы можем использовать фотосинтез для улучшения солнечных батарей. Очень скоро мы сможем увидеть новые материалы и солнечные батареи», говорит, научный сотрудник в лаборатории доктор Акшай Рао.

Команда Кембриджа считает, что эту работу можно было довести крупномасштабного внедрения солнечных батарей.