Verimli organik güneş hücreleri nasıl kurulur

Karbon bazlı malzemelerden üretilen organik güneş pilleri, diğer güneş pili teknolojileriyle karşılaştırıldığında benzersiz avantajlar sunar. Örneğin, düşük maliyetli baskı teknolojilerinden üretilebilirler ve bina entegrasyonunda mimari olarak kullanılabilen seçilebilir renklerle yarı saydam hale getirilebilirler. Esnekliği ve düşük ağırlığı, nesnelerin uygulamaları için sensörleri güçlendirmek için mükemmel hale getirir.

Organik güneş pillerinin gelişmesiyle ilgili önemli bir sorun, genellikle büyük enerji kayıplarına sahip olmalarıdır.

"Organik güneş hücrelerindeki enerji kayıplarını en aza indirgemek için bazı rasyonel tasarım kurallarını formüle ettik. Bu kuralları takiben düşük enerji kayıpları ve yüksek güç dönüşümü verimine sahip bir dizi örnek sunduk," diyor Biyomoleküler Bölümü'nde doçent olarak çalışan Feng Gao, Linkoping Üniversitesinde Organik Elektronik.

Daha önce sahip olunan fikirlere meydan okuyan tasarım kuralları, Nature Materials dergisinde yayınlanan bir makalede yayınlandı.

Bu tasarım kurallarını kullanarak, organik güneş pilleri, enerjinin güneş enerjisinin elektriğe dönüştürüldüğü kısmındaki enerjisini ölçen güç dönüştürme verimliliği açısından rakiplerini yakalamaya söz veriyor. Güneş pillerinde elde edilen güneş enerjisinin kesirindeki teorik sınır yaklaşık% 33'dür. Silikon bazlı güneş pilleri ile yapılan laboratuvar deneyleri en iyi ihtimalle% 25 olmuştur. Araştırmacılar şimdiye kadar organik güneş pilleri için sınırın daha düşük olduğuna inanmışlar.

"Ancak şimdi biliyoruz ki fark yoktur - teorik sınır silikon, perovskites veya polimerlerden üretilen güneş pilleri için aynıdır," diyen Olle Inganas, biyomoleküler ve organik elektronik profesörü, Linkoping üniversitesi.

Güneşten gelen fotonlar, bir solar hücrede yarı iletken polimeri tarafından emildiğinde, verici malzemedeki elektronlar uyarılmış bir duruma yükseltilir ve elektronların çekildiği zeminde delikler oluşur. Bu bağlı elektronları ve delikleri ayırmak için bir alıcı malzeme eklenir. Bununla birlikte, bu alıcı malzeme genellikle fazladan enerji kayıpları ile sonuçlanır; bu, organik güneş pili topluluğunu yirmi yıldan beri rahatsız eden bir konudur.

Nature Materyalindeki makale, yüksek verimli organik güneş pilleri için enerji kayıplarını en aza indirmek için iki temel kural sunar: - Verici ve alıcı bileşenleri arasındaki enerji dengelemesini en aza indirir. - Karışımdaki düşük boşluklu bileşenin yüksek bir fotolüminesansa sahip olduğundan emin olun.

ABD, Çin ve Avrupa'daki yedi araştırma enstitüsündeki araştırmacılar, bir kısmı daha önce bildirilmiş ve diğerleri tamamen yeni olan bir düzine farklı malzeme üretmişlerdir. Bunları, yeni teorinin, daha önce inandığı şeylerle bir ölçüde uyuşmasa bile, deneysel sonuçlarla hemfikir olduğunu göstermek için kullandılar.

Feng Gao'ya ek olarak, Imperial College London'dan Artem A Bakulin ve Georgia Institute of Technology'den Veaceslav Coropceanu da makalenin yazarlarının yazarıdır. Araştırma, İsveç, AB, ABD ve Çin'deki kaynaklardan sağlanan hibelerle finanse edildi ve ayrıca Linkoping Üniversitesi'nde AFM'nin gelişmiş işlevsel materyalleri stratejik inisiyatifi çerçevesinde gerçekleştirildi.

KAYNAK: Seience Daily