Didelio efektyvumo organiniai saulės elementai, apdoroti žaliais tirpikliais
Dec 03, 2021
Organiniai saulės elementai sparčiai vystosi, o laboratorijose gaminamų saulės elementų maksimalus energijos vartojimo efektyvumas šiuo metu siekia virš 18%. Energijos vartojimo efektyvumas parodo, kiek energijos saulės šviesoje paverčiama naudinga energija saulės elementuose. Laikoma, kad organinių saulės elementų naudingumo riba yra maždaug 24%.
Vienas iš iššūkių yra sukurti organinius saulės elementus, kurie būtų pakankamai stabilūs, kad veiktų dešimt ar daugiau metų. Kitas iššūkis yra tas, kad saulės elementai, pagaminti tirpaluose, kuriuose yra toksiškų tirpiklių ir santykinai žemos virimo temperatūros, gali gauti didžiausią energiją. Žema virimo temperatūra gali sukelti problemų gamybos procese, nes tirpalas šiek tiek per greitai išgaruoja. Aukštesnės virimo temperatūros, aplinkai draugiškesnių tirpiklių naudojimas iš karto sumažins energijos vartojimo efektyvumą. Tai problema, kurią bando išspręsti viso pasaulio mokslininkai.
Dabar šios problemos buvo išspręstos bendrame projekte, kuriam vadovavo Švedijos Linköpingo universiteto ir Kinijos Sudžou universiteto mokslininkai.
Jie sėkmingai pagamino saulės elementus, kuriuose naudojami aukštos virimo temperatūros tirpalai, kuriuose nėra jokių toksiškų ingredientų ir kurių energijos vartojimo efektyvumas yra didesnis nei 17%. Be to, žaliais tirpikliais apdoroto saulės modulio, kurio plotas yra 36 kvadratiniai centimetrai, galios konversijos efektyvumas yra didesnis nei 14%. Tai kol kas didžiausias daugiau nei 20 cm2 aktyvaus ploto organinių saulės elementų modulio efektyvumas. Šie du laimėjimai yra labai svarbūs didelio masto komerciniams organinių saulės elementų technologijos proveržiams.
Zhang Rui, doktorantas, bendradarbiaujantis su profesoriumi Gao Feng iš Linköpingo universiteto Elektronikos ir fotoninių medžiagų katedros, sakė:"Mūsų tyrimų rezultatai dabar gali būti naudojami organinių saulės elementų, skirtų naudoti lauke, gamybai platesniu mastu. ."
Organinių saulės elementų funkcijos pamažu gerėja. Kai saulės šviesa fotonų pavidalu yra sugeriama organinio puslaidininkio donoro, atsiranda" sužadinta būsena" yra suformuotas. Elektronai peršoka į aukštesnius energijos lygius ir sukuria skyles žemesniuose energijos lygiuose, tačiau jie vis tiek traukia. Elektronai nėra visiškai atpalaiduojami ir nesukuriama fotosrovė. Tyrėjai atliko eksperimentus ir pridėjo įvairių akceptorių medžiagų, kurios priima elektronus, taip išlaisvindamos juos fotosrovei generuoti.
Prieš keletą metų Kinijos mokslininkai sukūrė naujo tipo akceptorių, vadinamą Y6, kuris gali užtikrinti didelį organinių saulės elementų efektyvumą.
Bendrame leidinyje aprašytas darbas buvo pasiektas ieškant svečio molekulės, vadinamos BTO, kuri užtikrina, kad Y6 molekulės saulės elemente būtų taip sandariai ir stabiliai sukrautos žaliame tirpiklyje, kuris gali generuoti fotosrovę. efektyvus. Pridėjus BTO taip pat galima efektyviai gaminti didesnio ploto saulės elementus.
& quot;Mūsų strategija nustato aiškias projektavimo taisykles, skirtas optimizuoti sąveiką tarp organinio donoro ir akceptoriaus kelių komponentų mišinyje, ir atitinka pagrindinius būsimos organinės fotovoltinės technologijos plėtros reikalavimus," sakė Soochow universiteto profesorius Li Yaowenas.
