Augstas efektivitātes organiskās saules baterijas, kas apstrādātas ar zaļajiem šķīdinātājiem

Organiskās saules baterijas attīstās strauji, un laboratorijās ražoto saules bateriju maksimālā energoefektivitāte šobrīd pārsniedz 18%. Energoefektivitāte mēra, cik daudz enerģijas saules gaismā tiek pārvērsta noderīgā enerģijā saules baterijās. Tiek uzskatīts, ka organisko saules bateriju efektivitātes robeža ir aptuveni 24%.

Viens no izaicinājumiem ir izveidot organiskas saules baterijas, kas ir pietiekami stabilas, lai darbotos desmit gadus vai ilgāk. Vēl viens izaicinājums ir tas, ka saules baterijas, kas izgatavotas šķīdumos, kas satur toksiskus šķīdinātājus un salīdzinoši zemus viršanas punktus, var iegūt visaugstāko enerģiju. Zemā viršanas temperatūra var radīt problēmas ražošanas procesā, jo šķīdums nedaudz pārāk ātri iztvaiko. Augstākas viršanas temperatūras, videi draudzīgāku šķīdinātāju izmantošana nekavējoties novedīs pie zemākas energoefektivitātes. Tā ir problēma, ko cenšas atrisināt pētnieki visā pasaulē.

Šīs problēmas tagad ir atrisinātas kopīgā projektā, ko vada Linkēpingas universitātes Zviedrijā un Sudžou universitātes Ķīnā pētnieki.

Viņi ir veiksmīgi izgatavojuši saules baterijas, kurās tiek izmantoti šķīdumi ar augstu viršanas temperatūru, kas nesatur nekādas toksiskas sastāvdaļas un kuru energoefektivitāte ir lielāka par 17%. Turklāt ar zaļo šķīdinātāju apstrādātais saules modulis, kura laukums ir 36 kvadrātcentimetri, uzrāda jaudas pārveidošanas efektivitāti, kas pārsniedz 14%. Tā ir līdz šim augstākā organisko saules bateriju moduļa efektivitāte ar aktīvo laukumu vairāk nekā 20 cm2. Šie divi sasniegumi ir ļoti nozīmīgi liela mēroga komerciāliem sasniegumiem organisko saules bateriju tehnoloģijā.

Džans Rui, pēcdoktorants sadarbībā ar profesoru Gao Fen no Linkēpingas Universitātes Elektronikas un fotonisko materiālu katedras, sacīja:"Mūsu pētījumu rezultātus tagad var izmantot, lai ražotu organiskās saules baterijas, kas paredzētas izmantošanai ārpus telpām plašākā mērogā. ."

Organisko saules bateriju funkcijas pakāpeniski uzlabojas. Kad saules gaismu fotonu veidā absorbē organiskais pusvadītāju donors, parādās" ierosinātais stāvoklis" veidojas. Elektroni pāriet uz augstākiem enerģijas līmeņiem un rada caurumus zemākos enerģijas līmeņos, tomēr tie joprojām tiek piesaistīti. Elektroni netiek pilnībā atbrīvoti, un netiek ģenerēta fotostrāva. Pētnieki veica eksperimentus un pievienoja dažādus akceptormateriālus, kas pieņem elektronus, tādējādi atbrīvojot tos no fotostrāvas ģenerēšanas.

Pirms dažiem gadiem Ķīnas pētnieki izstrādāja jauna veida akceptormateriālu ar nosaukumu Y6, kas var nodrošināt augstu efektivitāti organiskajām saules baterijām.

Kopīgajā publikācijā aprakstītais darbs tagad ir paveikts, lai atrastu viesu molekulu ar nosaukumu BTO, kas nodrošina, ka Y6 molekulas saules baterijā ir tik cieši un stabili sakrautas zaļajā šķīdinātājā, kas var radīt fotostrāvu. efektīvs. BTO pievienošana var arī efektīvi ražot lielākas platības saules baterijas.

& quot;Mūsu stratēģija nosaka skaidrus projektēšanas noteikumus, lai optimizētu mijiedarbību starp organisko donoru un akceptoru daudzkomponentu maisījumā, un tā atbilst galvenajām prasībām organiskās fotoelektriskās tehnoloģijas turpmākai attīstībai," sacīja Soochow universitātes profesors Li Jaovens.