Органічні сонячні фотоелементи: проґрес, виклики, перспективи

Сучасний світ стикається зі зростаючим попитом на енергію та нагальною потребою у пом'якшенні наслідків зміни клімату, що вимагає переходу до чистих і сталих джерел енергії. Сонячна енергія, зокрема фотоелектричні технології, є багатообіцяючим рішенням. Органічні сонячні фотоелементи (ОСФЕ) пропонують унікальні переваги, такі як легка вага, гнучкість, напівпрозорість, низька вартість виробництва та швидкий час окупности енергії. Незважаючи на початкову низьку ефективність, останні досягнення привели до лабораторної ефективности у понад 20%. Сучасні наукові групи зосереджують свою увагу на поліпшенні основних параметрів за рахунок синтези нових сполук, конструкторської та технологічної модернізації архітектури. В огляді надається всебічна аналіза поточного стану ОСФЕ, що охоплює останні досягнення в матеріялознавстві, еволюцію архітектур пристроїв, вирішення проблем стабільности та проґрес у виробництві та масштабованості. Цей огляд детально розглядає різні матеріяли, що використовуються в ОСФЕ, зокрема еволюцію полімерних донорів і появу донорів малих молекул, а також повністю полімерних сонячних фотоелементів. Також обговорюються різні архітектури пристроїв — від простих одношарових і двошарових структур до більш складних тандемних ОСФЕ, а також важливість функціональних шарів. Кожна архітектура розглядається з точки зору її переваг, обмежень і впливу на продуктивність пристрою. Крім того, в огляді надаються перспективи майбутнього розвитку ОСФЕ, зосереджені на подальшій розробці похідних фуллерену, вдосконаленні тандемних архітектур, проґресі в донорних полімерах та інтерфейсних шарах, масштабованих технологіях виготовлення та інтеґрації з іншими фотоелектричними технологіями, такими як перовськітні сонячні фотоелементи.