Celule solare organice de înaltă eficiență procesate cu solvenți verzi
Dec 03, 2021
Celulele solare organice se dezvoltă rapid, iar celulele solare produse în laboratoare au în prezent o eficiență energetică maximă de peste 18%. Eficiența energetică măsoară cât de multă energie din lumina soarelui este convertită în energie utilă în celulele solare. Limita de eficiență a celulelor solare organice este considerată a fi de aproximativ 24%.
O provocare este realizarea de celule solare organice care să fie suficient de stabile pentru a funcționa timp de zece ani sau mai mult. O altă provocare este că celulele solare realizate în soluții care conțin solvenți toxici și puncte de fierbere relativ scăzute pot obține cea mai mare energie. Punctul de fierbere scăzut poate cauza probleme în procesul de fabricație deoarece soluția se evaporă puțin prea repede. Utilizarea unui punct de fierbere mai mare, a solvenților mai ecologici va duce imediat la o eficiență energetică mai scăzută. Aceasta este o problemă pe care cercetătorii din întreaga lume încearcă să o rezolve.
Aceste probleme au fost acum rezolvate într-un proiect comun condus de cercetători de la Universitatea Linköping din Suedia și de la Universitatea Suzhou din China.
Au fabricat cu succes celule solare care folosesc soluții cu punct de fierbere ridicat care nu conțin ingrediente toxice și au o eficiență energetică de peste 17%. În plus, modulul solar verde tratat cu solvent cu o suprafață de 36 de centimetri pătrați prezintă o eficiență de conversie a puterii de peste 14%. Aceasta este cea mai mare eficiență a unui modul de celule solare organice cu o suprafață activă de peste 20 cm2 până acum. Aceste două descoperiri sunt de mare importanță pentru descoperirile comerciale la scară largă în tehnologia celulelor solare organice.
Zhang Rui, un bursier postdoctoral în colaborare cu profesorul Gao Feng de la Departamentul de Electronică și Materiale Fotonice al Universității Linköping, a declarat:&„Rezultatele cercetării noastre pot fi acum utilizate pentru a fabrica celule solare organice pentru utilizare în exterior la scară mai mare. ."
Funcțiile celulelor solare organice se îmbunătățesc treptat. Când lumina solară sub formă de fotoni este absorbită de donorul de semiconductor organic, o"stare excitată" este formata. Electronii sar la niveluri de energie mai înalte și creează găuri la niveluri mai mici de energie, cu toate acestea, ei sunt în continuare atrași. Electronii nu sunt complet eliberați și nu se generează niciun fotocurent. Cercetătorii au efectuat experimente și au adăugat diverse materiale acceptoare care acceptă electroni, eliberându-i astfel să genereze fotocurent.
În urmă cu câțiva ani, cercetătorii chinezi au dezvoltat un nou tip de material acceptor numit Y6, care poate oferi o eficiență ridicată pentru celulele solare organice.
Lucrarea descrisă în publicația comună a fost acum realizată pentru a găsi o moleculă invitată numită BTO, care asigură că moleculele Y6 din celula solară sunt stivuite într-un mod atât de strâns și stabil în solventul verde, care poate genera fotocurent. eficient. Adăugarea de BTO poate produce, de asemenea, eficient celule solare cu suprafețe mai mari.
& quot;Strategia noastră stabilește reguli clare de proiectare pentru optimizarea interacțiunii dintre donatorul organic și acceptorul în amestecul cu mai multe componente și îndeplinește cerințele cheie pentru dezvoltarea viitoare a tehnologiei fotovoltaice organice," a spus profesorul Li Yaowen de la Universitatea Soochow.
