Високоефективні органічні сонячні батареї, оброблені зеленими розчинниками

Органічні сонячні батареї швидко розвиваються, і сонячні батареї, вироблені в лабораторіях, наразі мають максимальну енергоефективність понад 18%. Енергоефективність вимірює, скільки енергії сонячного світла перетворюється на корисну енергію в сонячних елементах. Межа ефективності органічних сонячних елементів вважається приблизно 24%.

Однією з проблем є створення органічних сонячних батарей, які були б достатньо стабільними, щоб працювати протягом десяти і більше років. Інша проблема полягає в тому, що сонячні батареї, виготовлені в розчинах, що містять токсичні розчинники і відносно низькі температури кипіння, можуть отримати найвищу енергію. Низька температура кипіння може викликати проблеми в процесі виробництва, оскільки розчин випаровується занадто швидко. Використання більш високої температури кипіння, більш екологічно чистих розчинників відразу призведе до зниження енергоефективності. Це проблема, яку намагаються вирішити дослідники всього світу.

Тепер ці питання вирішено в рамках спільного проекту, який очолювали дослідники з Лінчепінського університету в Швеції та Університету Сучжоу в Китаї.

Вони успішно виготовили сонячні батареї, які використовують розчини з високою температурою кипіння, які не містять жодних токсичних інгредієнтів і мають енергоефективність понад 17%. Крім того, оброблений зеленим розчинником сонячний модуль площею 36 квадратних сантиметрів демонструє ефективність перетворення енергії понад 14%. На сьогодні це найвища ефективність модуля органічної сонячної батареї з активною площею понад 20 см2. Ці два прориви мають велике значення для широкомасштабних комерційних проривів у технології органічних сонячних елементів.

Чжан Руй, докторант у співпраці з професором Гао Феном з кафедри електроніки та фотонних матеріалів Лінчепінського університету, сказав:"Результати наших досліджень тепер можна використовувати для виробництва органічних сонячних елементів для зовнішнього використання у більших масштабах. ."

Функції органічних сонячних елементів поступово покращуються. Коли сонячне світло у вигляді фотонів поглинається органічним донором напівпровідника,"збуджений стан" формується. Електрони стрибають на вищі енергетичні рівні і створюють діри на нижчих енергетичних рівнях, однак вони все ще притягуються. Електрони вивільняються не повністю, і фотострум не генерується. Дослідники провели експерименти і додали різні акцепторні матеріали, які приймають електрони, тим самим звільняючи їх для створення фотоструму.

Кілька років тому китайські дослідники розробили новий тип акцепторного матеріалу під назвою Y6, який може забезпечити високу ефективність для органічних сонячних елементів.

Робота, описана в спільній публікації, була виконана, щоб знайти молекулу гостя під назвою BTO, яка гарантує, що молекули Y6 в сонячній батареї знаходяться настільки щільно і стабільно в зеленому розчиннику, який може генерувати фотострум. ефективний. Додавання BTO також може ефективно виготовляти сонячні елементи більшої площі.

& quot;Наша стратегія встановлює чіткі правила проектування для оптимізації взаємодії між органічним донором і акцептором у багатокомпонентній суміші та відповідає ключовим вимогам майбутнього розвитку органічної фотоелектричної технології" сказав професор Лі Яовен з Університету Сучжоу.