Visoko učinkovite organske sončne celice, obdelane z zelenimi topili

Organske sončne celice se hitro razvijajo in sončne celice, proizvedene v laboratorijih, imajo trenutno največjo energijsko učinkovitost več kot 18 %. Energetska učinkovitost meri, koliko energije v sončni svetlobi se pretvori v koristno energijo v sončnih celicah. Meja učinkovitosti organskih sončnih celic je približno 24 %.

Eden od izzivov je izdelati organske sončne celice, ki so dovolj stabilne za delovanje deset let ali več. Drug izziv je, da sončne celice, izdelane v raztopinah, ki vsebujejo strupena topila in sorazmerno nizko vrelišče, lahko pridobijo najvišjo energijo. Nizko vrelišče lahko povzroči težave v proizvodnem procesu, ker raztopina nekoliko prehitro izhlapi. Uporaba topil z višjim vreliščem in okolju prijaznejšimi topil bo takoj povzročila nižjo energijsko učinkovitost. To je problem, ki ga raziskovalci po vsem svetu poskušajo rešiti.

Ta vprašanja so zdaj rešena v skupnem projektu, ki sta ga vodila raziskovalca z univerze Linköping na Švedskem in univerze Suzhou na Kitajskem.

Uspešno so izdelali sončne celice, ki uporabljajo raztopine z visokim vreliščem, ki ne vsebujejo nobenih strupenih sestavin in imajo več kot 17-odstotno energetsko učinkovitost. Poleg tega solarni modul, obdelan z zelenim topilom, s površino 36 kvadratnih centimetrov kaže učinkovitost pretvorbe energije več kot 14 %. To je najvišja učinkovitost modula organske sončne celice z aktivno površino več kot 20 cm2 doslej. Ta dva preboja sta velikega pomena za obsežne komercialne preboje v tehnologiji organskih sončnih celic.

Zhang Rui, podoktorski sodelavec v sodelovanju s profesorjem Gao Fengom z Oddelka za elektroniko in fotonske materiale Univerze Linköping, je dejal:"Naši rezultati raziskav se zdaj lahko uporabljajo za proizvodnjo organskih sončnih celic za zunanjo uporabo v večjem obsegu ."

Funkcije organskih sončnih celic se postopoma izboljšujejo. Ko sončno svetlobo v obliki fotonov absorbira organski polprevodniški darovalec, nastane"vzbujeno stanje" se oblikuje. Elektroni skočijo na višje energetske ravni in ustvarjajo luknje na nižjih energijskih ravneh, vendar jih še vedno privlačijo. Elektroni se ne sprostijo v celoti in ne nastane fototok. Raziskovalci so izvedli poskuse in dodali različne akceptorske materiale, ki sprejemajo elektrone, s čimer so jih osvobodili za ustvarjanje fototoka.

Pred nekaj leti so kitajski raziskovalci razvili novo vrsto akceptorskega materiala, imenovanega Y6, ki lahko zagotovi visoko učinkovitost organskih sončnih celic.

Delo, opisano v skupni publikaciji, je bilo zdaj doseženo z iskanjem gostujoče molekule, imenovane BTO, ki zagotavlja, da so molekule Y6 v sončni celici tako tesno in stabilno zložene v zelenem topilu, ki lahko ustvari fototok. učinkovit. Dodajanje BTO lahko učinkovito izdela tudi sončne celice večje površine.

& quot;Naša strategija določa jasna pravila oblikovanja za optimizacijo interakcije med organskim darovalcem in akceptorjem v večkomponentni mešanici in izpolnjuje ključne zahteve za prihodnji razvoj organske fotovoltaične tehnologije," je dejal profesor Li Yaowen z univerze Soochow.