Vysoce účinné organické solární články zpracované pomocí zelených rozpouštědel

Organické solární články se rychle vyvíjejí a solární články vyráběné v laboratořích mají v současnosti maximální energetickou účinnost přes 18 %. Energetická účinnost měří, kolik energie slunečního světla se přemění na užitečnou energii v solárních článcích. Za limit účinnosti organických solárních článků se považuje přibližně 24 %.

Jedním z problémů je vyrobit organické solární články, které jsou dostatečně stabilní, aby fungovaly deset nebo více let. Další výzvou je, že solární články vyrobené v roztocích obsahujících toxická rozpouštědla a relativně nízké body varu mohou získat nejvyšší energii. Nízký bod varu může způsobit problémy ve výrobním procesu, protože se roztok odpařuje příliš rychle. Použití rozpouštědel s vyšším bodem varu, šetrnějších k životnímu prostředí, okamžitě povede k nižší energetické účinnosti. To je problém, který se snaží řešit výzkumníci z celého světa.

Tyto problémy byly nyní vyřešeny ve společném projektu vedeném výzkumníky z Linköping University ve Švédsku a Suzhou University v Číně.

Úspěšně vyrobili solární články, které používají roztoky s vysokým bodem varu, které neobsahují žádné toxické přísady a mají energetickou účinnost vyšší než 17 %. Zelený solární modul ošetřený rozpouštědlem o ploše 36 centimetrů čtverečních navíc vykazuje účinnost přeměny energie více než 14 %. Jde o dosud nejvyšší účinnost modulu organických solárních článků s aktivní plochou více než 20 cm2. Tyto dva průlomy mají velký význam pro rozsáhlé komerční průlomy v technologii organických solárních článků.

Zhang Rui, postdoktorand ve spolupráci s profesorem Gao Fengem z Katedry elektroniky a fotonických materiálů Linköpingské univerzity, řekl:&„Výsledky našeho výzkumu lze nyní použít k výrobě organických solárních článků pro venkovní použití ve větším měřítku. ."

Funkce organických solárních článků se postupně zlepšují. Když je sluneční světlo ve formě fotonů absorbováno organickým donorem polovodiče,"excitovaný stav" se tvoří. Elektrony přeskakují na vyšší energetické hladiny a vytvářejí díry na nižších energetických hladinách, nicméně jsou stále přitahovány. Elektrony nejsou zcela uvolněny a nevytváří se žádný fotoproud. Výzkumníci provedli experimenty a přidali různé akceptorové materiály, které přijímají elektrony, čímž je uvolní, aby generovaly fotoproud.

Před několika lety čínští vědci vyvinuli nový typ akceptorového materiálu nazvaný Y6, který může zajistit vysokou účinnost pro organické solární články.

Práce popsaná ve společné publikaci byla nyní dosažena při nalezení hostující molekuly zvané BTO, která zajišťuje, že molekuly Y6 v solárním článku jsou naskládány tak pevně a stabilně v zeleném rozpouštědle, které může generovat fotoproud. účinný. Přidáním BTO lze také efektivně vyrábět solární články s větší plochou.

& quot;Naše strategie stanoví jasná konstrukční pravidla pro optimalizaci interakce mezi organickým donorem a akceptorem ve vícesložkové směsi a splňuje klíčové požadavky pro budoucí vývoj organické fotovoltaické technologie," řekl profesor Li Yaowen ze Soochowské univerzity.