Høyeffektive organiske solceller behandlet med grønne løsemidler
Dec 03, 2021
Organiske solceller utvikler seg raskt, og solceller produsert i laboratorier har i dag en maksimal energieffektivitet på over 18 %. Energieffektivitet måler hvor mye energi i sollys som omdannes til nyttig energi i solceller. Effektivitetsgrensen for organiske solceller anses å være ca. 24 %.
En utfordring er å lage organiske solceller som er stabile nok til å fungere i ti år eller mer. En annen utfordring er at solceller laget i løsninger som inneholder giftige løsemidler og relativt lave kokepunkter kan oppnå høyest energi. Det lave kokepunktet kan forårsake problemer i produksjonsprosessen fordi løsningen fordamper litt for raskt. Bruk av høyere kokepunkt, mer miljøvennlige løsemidler vil umiddelbart føre til lavere energieffektivitet. Dette er et problem som forskere over hele verden prøver å løse.
Disse problemene er nå løst i et felles prosjekt ledet av forskere fra Linköpings universitet i Sverige og Suzhou universitet i Kina.
De har med suksess produsert solceller som bruker løsninger med høyt kokepunkt som ikke inneholder noen giftige ingredienser og har en energieffektivitet på mer enn 17 %. I tillegg viser den grønne solventbehandlede solcellemodulen med et areal på 36 kvadratcentimeter en effektkonverteringseffektivitet på mer enn 14 %. Dette er den høyeste effektiviteten til en organisk solcellemodul med et aktivt areal på mer enn 20 cm2 så langt. Disse to gjennombruddene har stor betydning for store kommersielle gjennombrudd innen organisk solcelleteknologi.
Zhang Rui, en postdoktor i samarbeid med professor Gao Feng fra Institutt for elektronikk og fotoniske materialer ved Linköpings universitet, sa:"Våre forskningsresultater kan nå brukes til å produsere organiske solceller for utendørs bruk i større skala ."
Funksjonene til organiske solceller blir gradvis bedre. Når sollys i form av fotoner absorberes av den organiske halvlederdonoren, vil en"eksitert tilstand" er formet. Elektroner hopper til høyere energinivåer og lager hull ved lavere energinivåer, men de tiltrekkes fortsatt. Elektronene frigjøres ikke fullstendig, og det genereres ingen fotostrøm. Forskerne utførte eksperimenter og de la til forskjellige akseptormaterialer som aksepterer elektroner, og dermed frigjorde de til å generere fotostrøm.
For noen år siden utviklet kinesiske forskere en ny type akseptormateriale kalt Y6, som kan gi høy effektivitet for organiske solceller.
Arbeidet som er beskrevet i fellespublikasjonen er nå utført med å finne et gjestemolekyl kalt BTO, som sørger for at Y6-molekylene i solcellen stables på en så tett og stabil måte i det grønne løsemidlet, som kan generere fotostrøm. effektiv. Å legge til BTO kan også effektivt produsere større solceller.
& quot;Vår strategi setter klare designregler for å optimalisere samspillet mellom den organiske giveren og akseptoren i flerkomponentblandingen, og oppfyller nøkkelkravene for fremtidig utvikling av organisk solcelleteknologi," sa professor Li Yaowen ved Soochow University.
