Vysokoúčinné organické solárne články spracované pomocou zelených rozpúšťadiel

Organické solárne články sa rýchlo vyvíjajú a solárne články vyrábané v laboratóriách majú v súčasnosti maximálnu energetickú účinnosť nad 18 %. Energetická účinnosť meria, koľko energie slnečného žiarenia sa premení na užitočnú energiu v solárnych článkoch. Za hranicu účinnosti organických solárnych článkov sa považuje približne 24 %.

Jednou z výziev je vyrobiť organické solárne články, ktoré sú dostatočne stabilné na to, aby fungovali desať alebo viac rokov. Ďalšou výzvou je, že solárne články vyrobené v roztokoch obsahujúcich toxické rozpúšťadlá a relatívne nízke body varu môžu získať najvyššiu energiu. Nízky bod varu môže spôsobiť problémy vo výrobnom procese, pretože roztok sa odparuje príliš rýchlo. Použitie rozpúšťadiel s vyšším bodom varu, ekologickejších, okamžite povedie k nižšej energetickej účinnosti. Toto je problém, ktorý sa snažia vyriešiť výskumníci z celého sveta.

Tieto problémy boli teraz vyriešené v spoločnom projekte vedenom výskumníkmi z Linköping University vo Švédsku a Suzhou University v Číne.

Úspešne vyrobili solárne články, ktoré využívajú roztoky s vysokým bodom varu, ktoré neobsahujú žiadne toxické zložky a majú energetickú účinnosť viac ako 17 %. Okrem toho zelený solárny modul ošetrený rozpúšťadlom s plochou 36 štvorcových centimetrov vykazuje účinnosť premeny energie viac ako 14 %. Ide o doteraz najvyššiu účinnosť modulu organických solárnych článkov s aktívnou plochou viac ako 20 cm2. Tieto dva objavy majú veľký význam pre veľké komerčné objavy v technológii organických solárnych článkov.

Zhang Rui, postdoktorand v spolupráci s profesorom Gao Fengom z Katedry elektroniky a fotonických materiálov Univerzity v Linköpingu, povedal:&„Výsledky nášho výskumu možno teraz použiť na výrobu organických solárnych článkov pre vonkajšie použitie vo väčšom meradle. ."

Funkcie organických solárnych článkov sa postupne zlepšujú. Keď je slnečné svetlo vo forme fotónov absorbované organickým donorom polovodiča,"excitovaný stav" je formovaný. Elektróny skáču do vyšších energetických úrovní a vytvárajú diery na nižších energetických úrovniach, no stále sú priťahované. Elektróny nie sú úplne uvoľnené a nevytvára sa žiadny fotoprúd. Výskumníci vykonali experimenty a pridali rôzne akceptorové materiály, ktoré prijímajú elektróny, čím ich uvoľnili na generovanie fotoprúdu.

Pred niekoľkými rokmi čínski vedci vyvinuli nový typ akceptorového materiálu s názvom Y6, ktorý môže poskytnúť vysokú účinnosť pre organické solárne články.

Práca opísaná v spoločnej publikácii bola teraz dosiahnutá na nájdenie hosťujúcej molekuly nazývanej BTO, ktorá zaisťuje, že molekuly Y6 v solárnom článku sú naskladané takým tesným a stabilným spôsobom v zelenom rozpúšťadle, ktoré môže generovať fotoprúd. efektívne. Pridaním BTO možno tiež efektívne vyrábať solárne články s väčšou plochou.

& quot;Naša stratégia stanovuje jasné konštrukčné pravidlá pre optimalizáciu interakcie medzi organickým donorom a akceptorom vo viaczložkovej zmesi a spĺňa kľúčové požiadavky pre budúci vývoj organickej fotovoltaickej technológie," povedal profesor Li Yaowen zo Soochowskej univerzity.