Органические солнечные элементы (ОСЭ), которые можно нанести на поверхность как краску, или напечатать, становятся всё более эффективными. Теперь пришла очередь снабдить ими одежду, для чего необходимо сделать их гибкими.

Лаборатория Рафаэля Вердузко, специалиста в области химической и биомолекулярной инженерии в Университете Райса, разработала гибкие ОСЭ, которые будут полезны в приложениях, требующих постоянного притока электроэнергии малой мощности.

Они использовали сетку из внедрённых эластичных волокон, делающих активный материал менее хрупким почти без потерь в силе тока.

В ОСЭ превращение солнечного света в электрический ток производится углеродистыми материалами и полимерами, в противоположность твёрдым неорганическим материалам, таким как кремний. ОСЭ имеют малую толщину и вес, они полупрозрачны и недороги. Их КПД (15 процентов) не сильно уступает КПД обычных солнечных элементов (22 процента).

Вердузко говорит, один из подходов к решению проблемы хрупкости — поиск полимеров или других органических полупроводников, которые обладают собственной гибкостью, но его лаборатория работает в другом направлении. «Мы решили взять материалы, которые усовершенствуются уже 20 лет и хорошо работают, и найти способ улучшить их механические свойства».

Вместо того, чтобы залить сетку из волокон полупроводящим полимером, учёные добавили в полимер реагенты, основанные на сере — сульфолены (тиолены). Их молекулы смешиваются с полимером и затем крестообразно соединяются между собой, придавая полимеру гибкость.

Процесс этот непрост, так как при недостатке сульфоленов кристаллические полимеры останутся подвержены растрескиванию под нагрузкой, а их избыток снижает КПД полимера.

Опытным путём была найдена золотая середина. При содержании сульфолена 20 процентов ОСЭ сохраняли эффективность и приобретали гибкость и способность к растяжению.

В лаборатории планируют опыты с другими органическими фотоэлектрическими материалами, а также улучшать их гибкость, при этом снижая содержание добавок.