Бір денедегі “плүс” пен “минус”

Осака университетінің (Жапония) ғалымдары күн сәулесін электр қуатына айналдыру үшін негізгі құрылым мен тетікті өіз қалыптастыратын молекулалар тобын әзірледі. Бұл жайында islam.kz порталы SecurityLab мерзімді басылымына сілтеме жасай отырып мәлім етеді. Бұл жаңалық аса тиімді, органикалық, жұқа пленкалы күн элеементтерін жасауға жол ашуы мүмкін. Энергетика саласындағы ең үздік технологиялық жетістік ретінде алға шығады. Органикалық күн элементтері әдеттегі кремнилік панелдерен түбегейлі ерекшеленеді. Кремнидің орнына көміртекті жартылай өткізгіштер қолданылады. Осының арқасында мұндай батареялар жеңіл, икемді және өндірісте салыстырмалы түрде арзан болады. Оларды арнайы сия түрінде шығаруға және түрлі беттерге, мысалы, терезе пленкаларына, құрылыс материалдарына немесе, тіпті, маталарға жағуға болады. Алайда, тиімділігі жағынан олар әлі күнге дейін классикалық күн панелдерінен едәуір төмен, мұның себебі - құрылғының ішкі құрылымында жатыр. Сонымен, күн элементінің жұмысы үшін p/n-өткелі болуы қажет. p/n-өткелі - біреуінде оң заряды артық, екіншісінде теріс тасымалдаушылар артық  2 түрлі жартылай өткізгіштер кездесетін аймақ. Дәл осы шекарада жарық жұтқан кезде туындайтын зарядтардың бөлінуі және олардың тізбектегі одан арғы қозғалысы болады. Егер мұндай “өткел” нашар қалыптасқан болса, электр тогы тиімсіз түзіледі. Әдетте мұндай құрылымдар  екі түрлі молекулаларды нақты араластыру кезінде қалыптасады. Іс жүзінде бұл процесс өте күрделі болып келеді. Температураның, еріткіш құрамының немесе өңдеу жағдайларының азғантай өзгерістері де компоненттердің біркелкі бөлінуіне әкелуі мүмкін. Нәтижесінде құрылым тұрақсыз болады, ал құрылғының сипаттамалары үлгіден үлгіге қатты ауытқиды.

Цифрлы бақылауды сөзсіз қажет етеді. Еркіндікті қалай сақтау керектігі туралы нұсқаулық

Анағұрлым сенімді шешім іздеу үшін зерттеушілер басқа идеяға жүгінді. Түрлі молекулаларды араластырудың орнына олар екі жартылай өткізгіш қасиеттерді бір құрылымда біріктіріп көрген. Мұндай молекуланың өзі өз ішінде әртүрлі электр сипаттамалары бар аумақтарды қалыптастырады және сыртқы араласуды қажет етпейтін архитектураны құра алады. Бұл арадағы ең басты қиындық - тағы да сол молекулаларды өздігінен жиналуын қамтамасыз ету - өте нәзік процесс. Осыны ескерген ғалымдар TISQ деп аталатын молекуланы әзірледі - онда 2 функционалдық фрагмент біріктірілген. Олардың біреуі жартылай өткізгіштің p-типінің, екіншісі - n-типінің қасиеттеріне ие. Бұл бөліктер сутегі байланыстарының пайда болуына ықпал ететін химиялық топтармен біріктірілген. Осының арқасында молекулалар өздері ретке келтірілген құрылымдарға келіп, наноқауіптер төнгенде, яғни, адам көзіне көрінбейтін, молекулалық деңгейдегі қауіп-қатер кезінде түрлі электр қасиеттері бар аумақтарды қалыптастыра алады. Тәжірибе нәтижесі көрсеткендей, TISQ молекуласы қоршаған орта жағдайына немесе ахуалына тәуелді келеді. Мәселен, полярлы ерітіндіде нанобөлшектерді көз алдыңа әкелетін ықшам құрылымды қалыптастырады. Ал бейполярлыда талшық секілді созылады. Аталмыш молекуланың мұндай екі түрлі құбылысы тек пішіні жағынан ғана емес, жарықты сіңіруден кейін зарядты қалай тиімді өткізетініне де әсерін тигізеді. Бұл бағыттағы өлшеп көру, салыстыру жұмыстарының «бөлшек тәрізді» құрылымдардың талшықты құрылымдарға қарағанда екі есе көп фототок беретінін көрсетті. Басқаша айтқанда, оларда электр энергиясы едәуір тиімді құрылып тасымалданады. Бұл айырмашылықтардың барлығы механикалық құрастырудан емес, молекулалардың өздері кеңістікте қалай ұйымдасатынына байланысты туындайды. Бәрегей әдістің тиімділігін тексеру үшін ғалымдар TISQ-ны жалғыз белсенді материал ретінде пайдалана отырып, органикалық жұқа күн элементтерінің прототиптерін жасады. Бұл құрылғыларда молекулалар түрлі компоненттерді жеке-жеке араластырмай, наноөлшемді p/n-өтулерді дербес қалыптастырды. Мұндай тәсіл күн элементтерінде ғана емес, басқа да органикалық электрондық жүйелерде - фотодетекторлардан бастап жарық энергиясын жинауға және беруге арналған құрылғыларға дейін қолданылуы мүмкін. Тіпті, келешекте бұл жаңалық түрлі материалдар арасындағы интерфейстерді күрделі жолмен теңгеру қажеттілігінен құтқарып, неғұрлым тұрақты, болжауға келетін және технологиялық тұрғыдан қарапайым құрылғыларды жасауға мүмкіндік береді.