Eficiența de conversie a puterii celulelor solare flexibile este îmbunătățită semnificativ!

Recent, cercetătorii de la Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) al Academiei Chineze de Științe au adus îmbunătățiri materialelor utilizate în celulele solare organice ternare (TOSC), atingând niveluri de eficiență similare cu celulele solare tradiționale. Această cercetare a fost publicată în revista „Advanced Materials”. Celulele solare fotovoltaice organice (OSC) sunt un tip de celulă solară care transformă lumina solară în energie electrică folosind materiale organice, de obicei molecule mici sau polimeri, spre deosebire de celulele solare anorganice tradiționale care folosesc siliciu cristalin sau alte materiale anorganice.

Unul dintre principalele avantaje ale celulelor solare organice este versatilitatea și natura lor ușoară. Ele pot fi produse la costuri mai mici folosind tehnici bazate pe soluții, cum ar fi imprimarea cu jet de cerneală, permițând rulouri flexibile în loc de panouri rigide. Drept urmare, ei găsesc aplicații în diverse domenii, cum ar fi senzori, încărcătoare portabile și dispozitive electronice portabile. OSC-urile pot fi, de asemenea, semi-transparente sau colorate, făcându-le plăcute din punct de vedere estetic și potrivite pentru integrarea în clădiri, ferestre și alte structuri.

Cu toate acestea, în comparație cu celulele solare anorganice, celulele solare organice au eficiențe mai mici de conversie a puterii (PCE), pe care TOSC își propune să le îmbunătățească. Celulele solare organice binare standard constau dintr-un material donor și un material acceptor, dar TOSC este diferit, deoarece include o a treia componentă cunoscută sub numele de material „oaspete”.

Includerea acestei componente invitate este crucială pentru îmbunătățirea diferitelor aspecte ale performanței celulei solare, cum ar fi modificarea fluxului de energie intern al celulei și optimizarea modului în care celula transformă lumina în electricitate. Componenta guest este deosebit de importantă pentru creșterea PCE, deoarece poate lărgi spectrul de lumină pe care celula solară îl poate absorbi. Prin selectarea materialelor invitate care absorb lumina în zonele care nu sunt acoperite de materialele donatoare sau acceptoare, capacitatea totală de absorbție a luminii a celulei poate fi îmbunătățită. De asemenea, permite reglarea fină a morfologiei filmului mixt, afectând disocierea excitonilor, generarea sarcinii și transportul.

Având în vedere că componentele oaspeților pot efectua mai multe activități diferite, locația lor precisă în „sandwich” sau matricea celulei solare are un impact semnificativ asupra performanței. Există trei poziții posibile pentru componenta invitată: încorporată în materialul donor, încorporată în materialul acceptor sau dispersată la interfața dintre donor și acceptor, creând structuri mixte asemănătoare aliajelor (agregate). Cu toate acestea, până de curând, a existat relativ puțină analiză experimentală a poziției componentei invitate.

În cercetările lor, oamenii de știință au folosit o componentă invitată numită LA1 în TOSC, care diferă de alte materiale componente invitate în ceea ce privește cristalinitatea. LA1 este un acceptor de molecule mici, iar cercetătorii l-au modificat cu un lanț lateral de fenilalchil, un grup funcțional utilizat în mod obișnuit în materialele organice pentru sistemele fotovoltaice.

Modificarea LA1 pentru a include lanțurile laterale de fenilalchil a crescut atât cristalinitatea, cât și alinierea, menținând în același timp o compatibilitate suficientă, rezultând o performanță TOSC îmbunătățită.

În plus, cercetătorii au controlat distribuția componentei oaspete prin modificarea variabilelor care influențează interacțiunea dintre gazdă și componentele oaspeților, cum ar fi compatibilitatea gazdă/oaspete, energia de suprafață, cinetica cristalină și interacțiunile intermoleculare. Ei au găsit agregate asemănătoare aliajelor în majoritatea moleculelor invitate, care s-au infiltrat și s-au difuzat în întreaga matrice gazdă.

Dimensiunea cristalită a acestor „aliaje” gazdă/oaspete integrate ar putea fi reglată cu ușurință pentru a îmbunătăți transferul de sarcină și pentru a suprima recombinarea sarcinii, rezultând o creștere inițială a PCE de peste 15%. Ulterior, combinând componenta guest cu acceptoarele din seria Y6 ca componentă principală, au obținut o creștere și mai mare a eficienței de peste 19%.

Cercetătorii cred că au obținut un succes experimental semnificativ, dar în viitor este necesară o mai bună înțelegere a factorilor care stau la baza acestor avantaje. Ei speră să obțină o perspectivă mai profundă asupra acestor sisteme fundamentale.

Valorificați puterea inovației cu carcasele noastre de ultimă oră ale pachetului de baterii litiu-ion. Compania noastră este specializată în producerea de carcase pentru baterii de înaltă calitate, concepute pentru a satisface cerințele peisajului energetic modern. Fie că este vorba de stocarea energiei regenerabile, vehicule electrice sau electronice portabile, carcasele noastre pentru baterii oferă protecția, performanța și ingineria de precizie de care proiectele dumneavoastră au nevoie. Alăturați-vă viitorului stocării energiei cu carcasele noastre de baterii litiu-ion și deblocați o lume de posibilități.