Zöld oldószerekkel feldolgozott, nagy hatékonyságú szerves napelemek
Dec 03, 2021
A szerves napelemek rohamosan fejlődnek, a laboratóriumokban gyártott napelemek maximális energiahatékonysága jelenleg 18% feletti. Az energiahatékonyság azt méri, hogy a napfény mennyi energiát alakít át hasznos energiává a napelemekben. A szerves napelemek hatásfokának határa hozzávetőlegesen 24%.
Az egyik kihívás az, hogy olyan szerves napelemeket készítsünk, amelyek elég stabilak ahhoz, hogy tíz évig vagy még tovább működjenek. További kihívás, hogy a mérgező oldószereket tartalmazó, viszonylag alacsony forráspontú oldatban készült napelemek képesek a legmagasabb energiát nyerni. Az alacsony forráspont problémákat okozhat a gyártási folyamatban, mivel az oldat kissé túl gyorsan elpárolog. A magasabb forráspontú, környezetbarátabb oldószerek használata azonnal alacsonyabb energiahatékonyságot eredményez. Ez egy olyan probléma, amelyet a kutatók világszerte próbálnak megoldani.
Ezeket a problémákat most a svéd Linköping Egyetem és a kínai Suzhou Egyetem kutatói által vezetett közös projektben oldották meg.
Sikeresen gyártottak olyan napelemeket, amelyek magas forráspontú oldatokat használnak, amelyek semmilyen mérgező összetevőt nem tartalmaznak, és energiahatékonysága meghaladja a 17%-ot. Ezen kívül a zöld oldószerrel kezelt 36 négyzetcentiméter területű napelem modul több mint 14%-os teljesítményátalakítási hatásfokot mutat. Ez a 20 cm2-nél nagyobb aktív területű szerves napelem modul eddigi legnagyobb hatásfoka. Ez a két áttörés nagy jelentőséggel bír a szerves napelem-technológia nagyszabású kereskedelmi áttörései szempontjából.
Zhang Rui, a Linköping Egyetem Elektronikai és Fotonikus Anyagok Tanszékének Gao Feng professzorral együttműködő posztdoktori ösztöndíjasa a következőket mondta:"Kutatási eredményeink ma már felhasználhatók szerves napelemek előállítására kültéri használatra, nagyobb léptékben. ."
A szerves napelemek funkciói fokozatosan javulnak. Amikor a napfényt fotonok formájában elnyeli a szerves félvezető donor, egy"gerjesztett állapot" alakult. Az elektronok magasabb energiaszintekre ugranak, és alacsonyabb energiaszinteken lyukakat hoznak létre, azonban továbbra is vonzzák őket. Az elektronok nem szabadulnak fel teljesen, és nem keletkezik fotoáram. A kutatók kísérleteket végeztek, és különféle akceptor anyagokat adtak hozzá, amelyek elektronokat fogadnak el, ezáltal felszabadították őket a fotoáram létrehozására.
Néhány éve kínai kutatók új típusú akceptor anyagot fejlesztettek ki Y6 néven, amely nagy hatékonyságot biztosíthat szerves napelemek számára.
A közös publikációban leírt munka mostanra sikerült megtalálni a BTO nevű vendégmolekulát, amely biztosítja, hogy a napelemben lévő Y6 molekulák olyan szorosan és stabilan halmozódjanak fel a zöld oldószerben, ami képes fotoáramot generálni. hatékony. A BTO hozzáadásával nagyobb felületű napelemek is hatékonyan gyárthatók.
& quot; Stratégiánk világos tervezési szabályokat határoz meg a szerves donor és az akceptor közötti kölcsönhatás optimalizálására a többkomponensű keverékben, és megfelel a szerves fotovoltaikus technológia jövőbeli fejlesztésének kulcsfontosságú követelményeinek," – mondta Li Yaowen, a Soochow Egyetem professzora.
