QAZAQ GREEN. Жаңа зерттеу органикалық күн элементтерін кеңейтілген бұрыштық қамтуды қамтамасыз ететін жартылай сфералық қабықша құрылымымен қайта қарастыруды ұсынады, бұл әсіресе киілетін электроника сияқты икемді жарық түсіруді қажет ететін қосымшалар үшін тиімді, деп хабарлайды SPIE.

Тұрақты энергетикалық шешімдерді қууда күн элементтерін тиімді іздеу өте маңызды. Органикалық фотоэлементтер икемділігі мен үнемділігінің арқасында дәстүрлі кремний баламаларына болашағы зор балама болды. Дегенмен, олардың жұмысын оңтайландыру маңызды проблема болып қала береді.

Жаңа пішінді қабылдау

Абдулла Гюль университетінің (Түркия) жаңа зерттеуі органикалық фотоэлектрлік элементтердің құрылымын қайта қарастырды: қабықтың жартылай сфералық пішіні таңдалды, бұл жарық сіңіру мен бұрыштық қамтудың бұрын-соңды болмаған әлеуетін ашады. SPIE Journal of Photonics for Energy (JPE) журналында хабарланғандай, бұл инновациялық конфигурация жаңартылатын энергия технологияларының ландшафтын қайта қарауға уәде беретін жарықты барынша сіңіруге және бұрыштық қамтуға бағытталған. Зерттеу осы жаңа құрылымның керемет мүмкіндіктерін көрсету үшін жетілдірілген есептеу талдауы мен салыстырмалы бенчмарктар ұсынады.

Зерттеуде Абдулла Гюль университетінің профессоры Дуюнг Ха үш өлшемді соңғы элементтерді талдау (FEA) деп аталатын есептеу техникасы арқылы жарықтың жасуша құрылымымен және материалдарымен өзара әрекеттесуін егжей-тегжейлі зерттей отырып, жартылай сфералық қабық пішінінде белсенді қабаттағы сіңіру спектрлерін зерттейді. FEA құрылымдарды соңғы элементтер деп аталатын кішірек және басқарылатын бөліктерге бөлу арқылы күрделі инженерлік есептерді шешуге көмектеседі, бұл әр түрлі толқын ұзындығы мен жарықтың түсу бұрыштары сияқты әр түрлі жағдайларда бүкіл құрылымның әрекетін модельдеуге және талдауға мүмкіндік береді.

FEA нәтижелері таң қалдырады. Көлденең электрлік (TE)-поляризацияланған жарықтың әсеріне ұшыраған кезде, жартылай сфералық қабық құрылымы тегіс құрылымды құрылғылармен салыстырғанда жарық сіңуінің 66 пайызға айтарлықтай өскенін көрсетті. Сол сияқты, көлденең магниттік (TM)-поляризацияланған жарықтың әсеріне ұшыраған кезде 36 пайызға айтарлықтай жақсару байқалды.

Бұрын сипатталған жартылай цилиндрлік қабықтардан айырмашылығы, қабықтың жартылай сфералық құрылымы айқын көшбасшы болып шықты. Ол TE-поляризация үшін жарық сіңірудің 13 пайызға және TM-поляризация үшін әсерлі 21 пайызға жақсарғанын көрсетті.

Жарқын болашақ: әр түрлі қолдану салалары

Ерекше сіңіру мүмкіндіктерінен басқа, жартылай сфералық қабық құрылымы TE-поляризация үшін 81 градусқа және TM-поляризация үшін 82 градусқа жететін кеңейтілген бұрыштық қамтуды қамтамасыз етеді. Мұндай бейімделу әсіресе киілетін электроника сияқты икемді жарық түсіруді қажет ететін қосымшалар үшін өте маңызды.

Ха атап өткендей: «Жақсартылған сіңіру өнімділігі мен жан-жақты бағыттылық арқасында ұсынылған жартылай сфералық қабықшаның белсенді қабаттары органикалық күн элементтерін қолданудың әр түрлі салаларында, мысалы, биомедициналық құрылғыларда, сондай-ақ энергия алу үшін терезелер мен жылыжайлар, заттар интернеті және т.б. сияқты қосымшаларда пайдалы болады».

Қабықтың жартылай сфералық пішіні органикалық күн элементтерінің дамуында айтарлықтай секірісті білдіреді. Соңғы элементтерді талдау және инновациялық құрылымдық инженерия мүмкіндіктерін пайдалана отырып, бұл зерттеу жаңартылатын энергияға негізделген жарқын және тұрақты болашаққа жол ашуға көмектеседі.