Группа ученых кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза химического факультета МГУ вместе с сотрудниками Института теоретической и прикладной электродинамики РАН и Антверпенского университета в Бельгии представили реагирующие на солнечное излучение композиционные материалы фотодетекторов с использованием уникальных красителей, которые увеличивают скорость реакции детекторов до 20 раз. Результаты исследования опубликованы в научном издании New Journal of Chemistry.
Исследователи решили создать органический фоточувствительный материал с оглядкой на растущие объемы индустрии солнечной энергетики, для которой до сих пор не найдены подходящие фоточувствительные элементы, которые будут удовлетворять как стоимостью, так и эффективностью работы. В настоящий момент чаще всего используют неорганические вещества, которые способны преобразовать энергию фотонов в электричество, однако их главные недостатки ― это затратность производства материалов и неважный спектр поглощения солнечного излучения.
Органические вещества, как известно обладают ярко выраженным спектром поглощения света, и это очень заметно по результатам работы солнечных батарей с использованием природных красителей.
«Мы создали фоточувствительные слои на основе особых красителей, активно поглощающих в видимой и ближней инфракрасной области спектра. Существует очень мало красителей, которые поглощают излучение ближнего ИК-диапазона, при том, что именно на эту область спектра приходится 30-40 % от всего спектра излучения Солнца», ― рассказала руководительница проекта Татьяна Дубинина.
Краситель, находящийся в процессе формирования, ученые поместили в проводящую ток полимерную матрицу, через которую проходил сигнал и оставался в системе микроэлектронных компонентов. Здесь Дубинина отмечает уникальное оборудование по вакуумному нанесению различных частей микроэлектроники для нанесения электродов и других составных частей фотодетектора, предоставленное учеными из Института теоретической и прикладной электродинамики РАН.
Чтобы измерить эффективность фотодетекторов на органической основе, исследователи сравнили скорость работы модулей в темноте и на свету, получив результаты во много раз превосходящие неорганические аналоги. Таким образом, между моментом попадания света и регистрацией сигнала проходит 3 секунды ― это в 20 раз быстрее любых других фотодетекторов.
«Особенно важно было убедиться, что детекторы не разрушаются при длительной работе на воздухе. Для этого бельгийские коллеги измеряли потенциал окисления материалов в специальной электрохимической ячейке. Композиты оказались стабильны», – добавила Дубинина.
Ученые планируют внедрять полученный материал фотодетекторов в системах «Умного дома», а также провести эксперименты с фоточувствительными тканями.
