Učinkovitost pretvorbe energije fleksibilnih sončnih celic je znatno izboljšana!

Pred kratkim so raziskovalci na Inštitutu za bioenergijo in bioprocesno tehnologijo Qingdao (QIBEBT) Kitajske akademije znanosti izboljšali materiale, uporabljene v ternarnih organskih sončnih celicah (TOSC), in tako dosegli ravni učinkovitosti, podobne tradicionalnim sončnim celicam. Ta raziskava je bila objavljena v reviji "Advanced Materials." Organske fotovoltaične sončne celice (OSC) so vrsta sončne celice, ki pretvarja sončno svetlobo v električno energijo z uporabo organskih materialov, običajno majhnih molekul ali polimerov, v nasprotju s tradicionalnimi anorganskimi sončnimi celicami, ki uporabljajo kristalni silicij ali druge anorganske materiale.

Ena od glavnih prednosti organskih sončnih celic je njihova vsestranskost in lahka narava. Izdelati jih je mogoče z nižjimi stroški z uporabo tehnik, ki temeljijo na rešitvah, kot je brizgalno tiskanje, ki omogoča fleksibilne zvitke namesto togih plošč. Posledično najdejo aplikacije na različnih področjih, kot so senzorji, prenosni polnilniki in nosljive elektronske naprave. OSC so lahko tudi polprozorni ali barvni, zaradi česar so estetsko prijetni in primerni za vgradnjo v zgradbe, okna in druge strukture.

Vendar imajo organske sončne celice v primerjavi z anorganskimi sončnimi celicami nižji izkoristek pretvorbe energije (PCE), kar želi TOSC izboljšati. Standardne binarne organske sončne celice so sestavljene iz donorskega in akceptorskega materiala, TOSC pa je drugačen, saj vključuje tretjo komponento, znano kot "gostujoči" material.

Vključitev te gostujoče komponente je ključnega pomena za izboljšanje različnih vidikov delovanja sončnih celic, kot je spreminjanje notranjega energijskega toka celice in optimizacija, kako celica pretvarja svetlobo v elektriko. Gostujoča komponenta je še posebej pomembna za povečanje PCE, saj lahko razširi spekter svetlobe, ki jo sončna celica lahko absorbira. Z izbiro gostujočih materialov, ki absorbirajo svetlobo na območjih, ki niso pokrita z donorskimi ali akceptorskimi materiali, je mogoče izboljšati skupno sposobnost absorpcije svetlobe celice. Omogoča tudi fino nastavitev morfologije mešanega filma, ki vpliva na disociacijo ekscitonov, generiranje naboja in transport.

Glede na to, da lahko gostujoče komponente izvajajo več različnih dejavnosti, njihova natančna lokacija znotraj "sendviča" ali matrike sončne celice pomembno vpliva na zmogljivost. Gostujoča komponenta je na voljo v treh možnih položajih: vdelana v donorski material, vdelana v akceptorski material ali razpršena na vmesniku med darovalcem in akceptorjem, kar ustvarja zlitini podobne mešane strukture (agregate). Vendar pa je bilo do nedavnega sorazmerno malo eksperimentalnega upoštevanja položaja gostujoče komponente.

V svoji raziskavi so znanstveniki uporabili gostujočo komponento, imenovano LA1 v TOSC, ki se od drugih materialov gostujočih komponent razlikuje po kristaliničnosti. LA1 je akceptor majhne molekule in raziskovalci so ga modificirali s fenilalkilno stransko verigo, funkcionalno skupino, ki se običajno uporablja v organskih materialih za fotovoltaične sisteme.

Modifikacija LA1, da vključuje fenilalkilne stranske verige, je povečala kristaliničnost in poravnavo, hkrati pa ohranila zadostno združljivost, kar je povzročilo izboljšano zmogljivost TOSC.

Poleg tega so raziskovalci nadzorovali porazdelitev gostujoče komponente s spreminjanjem spremenljivk, ki vplivajo na interakcijo med gostiteljsko in gostujočo komponento, kot so združljivost gostitelj/gost, površinska energija, kristalna kinetika in medmolekularne interakcije. V večini gostujočih molekul so našli agregate, podobne zlitini, ki so se infiltrirali in razpršili po celotnem matriksu gostitelja.

Velikost kristalitov teh integriranih "zlitin" gostitelj/gost je mogoče enostavno prilagoditi za izboljšanje prenosa naboja in zatiranje rekombinacije naboja, kar ima za posledico začetno povečanje PCE za več kot 15 %. Kasneje so s kombinacijo gostujoče komponente z akceptorji serije Y6 kot glavno komponento dosegli še večji dvig učinkovitosti za več kot 19 %.

Raziskovalci verjamejo, da so dosegli pomemben eksperimentalni uspeh, vendar je v prihodnosti potrebno boljše razumevanje osnovnih dejavnikov, ki spodbujajo te prednosti. Upajo, da bodo pridobili globlji vpogled v te temeljne sisteme.

Izkoristite moč inovacije z našimi vrhunskimi ohišji litij-ionskih baterij. Naše podjetje je specializirano za proizvodnjo visokokakovostnih baterijskih ohišij, zasnovanih za izpolnjevanje zahtev sodobne energetske krajine. Ne glede na to, ali gre za shranjevanje obnovljive energije, električna vozila ali prenosno elektroniko, naše ohišje baterij nudijo zaščito, zmogljivost in natančnost, ki jo potrebujejo vaši projekti. Pridružite se prihodnosti shranjevanja energije z našimi ohišji litij-ionskih baterij in odklenite svet možnosti.