Tehokkaat orgaaniset aurinkokennot, jotka on käsitelty vihreillä liuottimilla
Dec 03, 2021
Orgaaniset aurinkokennot kehittyvät nopeasti, ja laboratorioissa tuotettujen aurinkokennojen energiatehokkuus on tällä hetkellä yli 18 %. Energiatehokkuus mittaa kuinka paljon auringonvalossa olevaa energiaa muunnetaan hyödylliseksi energiaksi aurinkokennoissa. Orgaanisten aurinkokennojen hyötysuhderajan katsotaan olevan noin 24 %.
Yksi haaste on valmistaa orgaanisia aurinkokennoja, jotka ovat riittävän vakaita toimimaan kymmenen vuotta tai kauemmin. Toinen haaste on, että aurinkokennot, jotka on valmistettu myrkyllisiä liuottimia ja suhteellisen alhaisia kiehumispisteitä sisältävissä liuoksissa, voivat saada eniten energiaa. Alhainen kiehumispiste voi aiheuttaa ongelmia valmistusprosessissa, koska liuos haihtuu hieman liian nopeasti. Korkeamman kiehumispisteen, ympäristöystävällisempien liuottimien käyttö johtaa välittömästi alhaisempaan energiatehokkuuteen. Tämä on ongelma, jota tutkijat ympäri maailmaa yrittävät ratkaista.
Nämä ongelmat on nyt ratkaistu Ruotsin Linköpingin yliopiston ja Kiinan Suzhoun yliopiston tutkijoiden johtamassa yhteishankkeessa.
He ovat menestyksekkäästi valmistaneet aurinkokennoja, joissa käytetään korkean kiehumispisteen liuoksia, jotka eivät sisällä myrkyllisiä aineosia ja joiden energiatehokkuus on yli 17 %. Lisäksi vihreällä liuotinkäsitellyllä aurinkopaneelilla, jonka pinta-ala on 36 neliösenttiä, tehonmuunnostehokkuus on yli 14 %. Tämä on yli 20 cm2 aktiivisen pinta-alan orgaanisen aurinkokennomoduulin korkein hyötysuhde. Nämä kaksi läpimurtoa ovat erittäin tärkeitä suuria kaupallisia läpimurtoja orgaanisen aurinkokennoteknologian alalla.
Zhang Rui, tutkijatohtori yhteistyössä professori Gao Fengin kanssa Linköpingin yliopiston elektroniikan ja fotonisten materiaalien laitokselta, sanoi:"Tutkimustuloksiamme voidaan nyt käyttää orgaanisten aurinkokennojen valmistukseen ulkokäyttöön suuremmassa mittakaavassa. ."
Orgaanisten aurinkokennojen toiminta paranee vähitellen. Kun orgaanisen puolijohteen luovuttaja absorboi auringonvaloa fotonien muodossa,"viritystila" muodostuu. Elektronit hyppäävät korkeammalle energiatasolle ja luovat reikiä alemmille energiatasoille, mutta silti ne houkuttelevat puoleensa. Elektronit eivät vapaudu kokonaan, eikä valovirtaa synny. Tutkijat suorittivat kokeita ja lisäsivät erilaisia akseptorimateriaaleja, jotka hyväksyvät elektroneja, mikä vapautti ne tuottamaan valovirtaa.
Muutama vuosi sitten kiinalaiset tutkijat kehittivät uudentyyppisen akseptorimateriaalin nimeltä Y6, joka voi tarjota korkean hyötysuhteen orgaanisille aurinkokennoille.
Yhteisjulkaisussa kuvattu työ on nyt saatu aikaan BTO-nimisen vierasmolekyylin löytämiseksi, joka varmistaa, että aurinkokennon Y6-molekyylit pinoutuvat niin tiiviisti ja vakaasti vihreään liuottimeen, joka voi tuottaa valovirtaa. tehokas. BTO:ta lisäämällä voidaan valmistaa tehokkaasti myös laajempia aurinkokennoja.
& quot;Strategiamme asettaa selkeät suunnittelusäännöt orgaanisen luovuttajan ja vastaanottajan välisen vuorovaikutuksen optimoimiseksi monikomponenttisessa seoksessa, ja se täyttää keskeiset vaatimukset orgaanisen aurinkosähköteknologian tulevalle kehitykselle," sanoi professori Li Yaowen Soochowin yliopistosta.
