Visokoefikasne organske solarne ćelije obrađene zelenim rastvaračima

Organske solarne ćelije se brzo razvijaju, a solarne ćelije proizvedene u laboratorijama trenutno imaju maksimalnu energetsku efikasnost od preko 18%. Energetska efikasnost mjeri koliko se energije sunčeve svjetlosti pretvara u korisnu energiju u solarnim ćelijama. Smatra se da je granica efikasnosti organskih solarnih ćelija približno 24%.

Jedan od izazova je napraviti organske solarne ćelije koje su dovoljno stabilne da rade deset ili više godina. Drugi izazov je da solarne ćelije napravljene u otopinama koje sadrže toksične rastvarače i relativno niske točke ključanja mogu dobiti najveću energiju. Niska tačka ključanja može uzrokovati probleme u procesu proizvodnje jer otopina ispari malo prebrzo. Upotreba rastvarača s višom tačkom ključanja, ekološki prihvatljivijim rastvaračima, odmah će dovesti do niže energetske efikasnosti. Ovo je problem koji istraživači širom svijeta pokušavaju riješiti.

Ova pitanja su sada riješena u zajedničkom projektu koji vode istraživači sa Univerziteta Linköping u Švedskoj i Suzhou Univerziteta u Kini.

Uspješno su proizveli solarne ćelije koje koriste rješenja visoke točke ključanja koja ne sadrže nikakve toksične sastojke i imaju energetsku učinkovitost veću od 17%. Pored toga, solarni modul tretiran zelenim rastvaračem površine 36 kvadratnih centimetara pokazuje efikasnost konverzije energije veću od 14%. Ovo je najveća efikasnost modula organske solarne ćelije sa aktivnom površinom većom od 20 cm2 do sada. Ova dva otkrića su od velikog značaja za velike komercijalne proboje u tehnologiji organskih solarnih ćelija.

Zhang Rui, postdoktorski saradnik u suradnji s profesorom Gao Fengom s Odsjeka za elektroniku i fotonske materijale Univerziteta Linköping, rekao je:"Naši rezultati istraživanja sada se mogu koristiti za proizvodnju organskih solarnih ćelija za upotrebu na otvorenom u većem obimu ."

Funkcije organskih solarnih ćelija se postepeno poboljšavaju. Kada sunčevu svetlost u obliku fotona apsorbuje donor organskog poluprovodnika,"pobuđeno stanje" se formira. Elektroni skaču na više energetske nivoe i stvaraju rupe na nižim energetskim nivoima, međutim, i dalje su privučeni. Elektroni se ne oslobađaju u potpunosti i ne stvara se fotostruja. Istraživači su sproveli eksperimente i dodali su različite akceptorske materijale koji prihvataju elektrone, čime su ih oslobodili da generišu fotostruju.

Prije nekoliko godina, kineski istraživači razvili su novu vrstu akceptorskog materijala pod nazivom Y6, koji može osigurati visoku efikasnost za organske solarne ćelije.

Rad opisan u zajedničkoj publikaciji je sada postignut kako bi se pronašao gostujući molekul nazvan BTO, koji osigurava da su molekuli Y6 u solarnoj ćeliji složeni na tako čvrst i stabilan način u zelenom rastvaraču, koji može generirati fotostruju. efikasan. Dodavanje BTO takođe može efikasno proizvesti solarne ćelije veće površine.

& quot;Naša strategija postavlja jasna pravila dizajna za optimizaciju interakcije između organskog donora i akceptora u višekomponentnoj mješavini i ispunjava ključne zahtjeve za budući razvoj organske fotonaponske tehnologije," rekao je profesor Li Yaowen sa Univerziteta Soochow.