Високоефективни органични слънчеви клетки, обработени със зелени разтворители

Органичните слънчеви клетки се развиват бързо и слънчевите клетки, произведени в лаборатории, в момента имат максимална енергийна ефективност от над 18%. Енергийната ефективност измерва колко енергия в слънчевата светлина се превръща в полезна енергия в слънчевите клетки. Счита се, че границата на ефективност на органичните слънчеви клетки е приблизително 24%.

Едно предизвикателство е да се направят органични слънчеви клетки, които да са достатъчно стабилни, за да работят десет години или повече. Друго предизвикателство е, че слънчевите клетки, направени в разтвори, съдържащи токсични разтворители и относително ниски точки на кипене, могат да получат най-висока енергия. Ниската точка на кипене може да причини проблеми в производствения процес, тъй като разтворът се изпарява твърде бързо. Използването на по-висока точка на кипене, по-екологични разтворители веднага ще доведе до по-ниска енергийна ефективност. Това е проблем, който изследователи от цял ​​свят се опитват да разрешат.

Тези проблеми вече са разрешени в съвместен проект, ръководен от изследователи от университета Линчьопинг в Швеция и университета Суджоу в Китай.

Те са произвели успешно слънчеви клетки, които използват разтвори с висока точка на кипене, които не съдържат никакви токсични съставки и имат енергийна ефективност над 17%. В допълнение, обработеният с зелен разтворител слънчев модул с площ от 36 квадратни сантиметра показва ефективност на преобразуване на мощност над 14%. Това е най-високата ефективност на модул от органична слънчева клетка с активна площ над 20 cm2 досега. Тези две открития са от голямо значение за мащабни търговски пробиви в технологията за органични слънчеви клетки.

Джанг Руй, постдокторант в сътрудничество с професор Гао Фън от катедрата по електроника и фотонни материали на университета Линчьопинг, каза:"Резултатите от нашите изследвания вече могат да се използват за производство на органични слънчеви клетки за използване на открито в по-голям мащаб ."

Функциите на органичните слънчеви клетки постепенно се подобряват. Когато слънчевата светлина под формата на фотони се абсорбира от донора на органичен полупроводник,"възбудено състояние" е формиран. Електроните скачат към по-високи енергийни нива и създават дупки на по-ниски енергийни нива, но все още са привлечени. Електроните не се освобождават напълно и не се генерира фототок. Изследователите проведоха експерименти и добавиха различни акцепторни материали, които приемат електрони, като по този начин ги освободиха да генерират фототок.

Преди няколко години китайски изследователи разработиха нов тип акцепторен материал, наречен Y6, който може да осигури висока ефективност за органични слънчеви клетки.

Работата, описана в съвместната публикация, вече е постигната за намиране на молекула гост, наречена BTO, която гарантира, че молекулите Y6 в слънчевата клетка са подредени по толкова стегнат и стабилен начин в зеления разтворител, който може да генерира фототок. ефективен. Добавянето на BTO може ефективно да произвежда слънчеви клетки с по-голяма площ.

& quot;Нашата стратегия задава ясни правила за проектиране за оптимизиране на взаимодействието между органичния донор и акцептор в многокомпонентната смес и отговаря на ключовите изисквания за бъдещото развитие на органичната фотоволтаична технология," каза професор Ли Яоуен от университета Сучоу.