Ефективността на преобразуване на енергията на гъвкавите слънчеви клетки е значително подобрена!

Наскоро изследователи от Института по биоенергия и технология за биопроцеси Кингдао (QIBEBT) на Китайската академия на науките направиха подобрения на материалите, използвани в тройните органични слънчеви клетки (TOSC), постигайки нива на ефективност, подобни на традиционните слънчеви клетки. Това изследване е публикувано в списанието "Advanced Materials". Органичните фотоволтаични слънчеви клетки (OSC) са вид слънчеви клетки, които преобразуват слънчевата светлина в електричество с помощта на органични материали, обикновено малки молекули или полимери, за разлика от традиционните неорганични слънчеви клетки, които използват кристален силиций или други неорганични материали.

Едно от основните предимства на органичните слънчеви клетки е тяхната гъвкавост и лекота. Те могат да бъдат произведени на по-ниска цена, като се използват базирани на решения техники като мастиленоструен печат, позволяващ гъвкави ролки вместо твърди панели. В резултат на това те намират приложения в различни области като сензори, преносими зарядни устройства и носими електронни устройства. OSC също могат да бъдат полупрозрачни или цветни, което ги прави естетически привлекателни и подходящи за интегриране в сгради, прозорци и други структури.

Въпреки това, в сравнение с неорганичните слънчеви клетки, органичните слънчеви клетки имат по-ниска ефективност на преобразуване на енергия (PCE), която TOSC цели да подобри. Стандартните бинарни органични слънчеви клетки се състоят от донорен материал и акцепторен материал, но TOSC е различен, тъй като включва трети компонент, известен като "гост" материал.

Включването на този гост компонент е от решаващо значение за подобряване на различни аспекти на производителността на слънчевите клетки, като промяна на вътрешния енергиен поток на клетката и оптимизиране на начина, по който клетката преобразува светлината в електричество. Компонентът гост е особено важен за увеличаване на PCE, тъй като може да разшири спектъра на светлината, която слънчевата клетка може да абсорбира. Чрез избиране на гостуващи материали, които абсорбират светлина в области, които не са покрити от донорните или акцепторните материали, може да се подобри общият капацитет на абсорбция на светлина на клетката. Той също така позволява фина настройка на морфологията на смесения филм, засягайки екситонната дисоциация, генерирането на заряд и транспорта.

Като се има предвид, че гост компонентите могат да изпълняват множество различни дейности, тяхното точно местоположение в рамките на „сандвича“ или матрицата на слънчевата клетка значително влияе върху производителността. Има три възможни позиции за гост компонента: вграден в донорния материал, вграден в акцепторния материал или разпръснат на границата между донора и акцептора, създавайки подобни на сплави смесени структури (агрегати). Въпреки това, доскоро имаше сравнително малко експериментално разглеждане на позицията на гост компонента.

В своето изследване учените са използвали гост компонент, наречен LA1 в TOSC, който се различава от другите материали за гост компоненти по отношение на кристалността. LA1 е акцептор на малка молекула и изследователите го модифицираха с фенилалкилова странична верига, функционална група, която обикновено се използва в органични материали за фотоволтаични системи.

Модификацията на LA1 за включване на фенилалкилни странични вериги повишава както кристалността, така и подреждането, като същевременно поддържа достатъчна съвместимост, което води до подобрена производителност на TOSC.

Освен това изследователите контролират разпределението на компонента гост чрез промяна на променливи, които влияят на взаимодействието между компонентите гост и гост, като съвместимост хост/гост, повърхностна енергия, кристална кинетика и междумолекулни взаимодействия. Те откриха подобни на сплави агрегати в повечето гостоприемни молекули, които проникнаха и се разпространиха в цялата матрица на гостоприемника.

Размерът на кристалите на тези интегрирани хост/гост "сплави" може лесно да се настрои, за да подобри преноса на заряд и да потисне рекомбинацията на заряда, което води до първоначално увеличение на PCE от над 15%. Впоследствие, чрез комбиниране на компонента за гост с акцептори от серията Y6 като основен компонент, те постигнаха още по-голямо повишаване на ефективността от над 19%.

Изследователите смятат, че са постигнали значителен експериментален успех, но в бъдеще е необходимо по-добро разбиране на основните фактори, водещи до тези предимства. Те се надяват да получат по-задълбочен поглед върху тези фундаментални системи.

Впрегнете силата на иновациите с нашите авангардни корпуси на литиево-йонни батерии. Нашата компания е специализирана в производството на висококачествени кутии за батерии, проектирани да отговорят на изискванията на съвременния енергиен пейзаж. Независимо дали става въпрос за съхранение на възобновяема енергия, електрически превозни средства или преносима електроника, нашите корпуси на батерии предлагат защитата, производителността и прецизното инженерство, от което се нуждаят вашите проекти. Присъединете се към бъдещето на съхранението на енергия с нашите корпуси на литиево-йонни батерии и отключете свят от възможности.