سلول های خورشیدی آلی با کارایی بالا که با حلال های سبز پردازش می شوند

سلول های خورشیدی آلی به سرعت در حال توسعه هستند و سلول های خورشیدی تولید شده در آزمایشگاه ها در حال حاضر دارای حداکثر بازده انرژی بیش از 18 درصد هستند. بازده انرژی اندازه گیری می کند که چه مقدار انرژی در نور خورشید به انرژی مفید در سلول های خورشیدی تبدیل می شود. حد بازده سلول های خورشیدی آلی تقریباً 24 درصد در نظر گرفته شده است.

یکی از چالش‌ها ساخت سلول‌های خورشیدی آلی است که به اندازه کافی پایدار باشند تا ده سال یا بیشتر کار کنند. چالش دیگر این است که سلول های خورشیدی ساخته شده در محلول های حاوی حلال های سمی و نقطه جوش نسبتا پایین می توانند بالاترین انرژی را به دست آورند. نقطه جوش پایین می تواند باعث ایجاد مشکل در فرآیند تولید شود زیرا محلول کمی خیلی سریع تبخیر می شود. استفاده از حلال های با نقطه جوش بالاتر و سازگار با محیط زیست بلافاصله منجر به کاهش بهره وری انرژی می شود. این مشکلی است که محققان در سراسر جهان در تلاش برای حل آن هستند.

این مسائل اکنون در یک پروژه مشترک به رهبری محققان دانشگاه لینکوپینگ در سوئد و دانشگاه سوژو در چین حل شده است.

آنها سلول های خورشیدی را با موفقیت تولید کرده اند که از محلول های با نقطه جوش بالا استفاده می کنند که حاوی هیچ گونه مواد سمی نیستند و بازده انرژی بیش از 17٪ دارند. علاوه بر این، ماژول خورشیدی تصفیه‌شده با حلال سبز با مساحت 36 سانتی‌متر مربع، بازده تبدیل توان بیش از 14 درصد را نشان می‌دهد. این بالاترین بازده یک ماژول سلول خورشیدی آلی با مساحت فعال بیش از 20 سانتی متر مربع تاکنون است. این دو پیشرفت برای پیشرفت های تجاری در مقیاس بزرگ در فناوری سلول های خورشیدی آلی اهمیت زیادی دارند.

ژانگ روی، یک محقق فوق دکترا با همکاری پروفسور گائو فنگ از گروه الکترونیک و مواد فوتونیک دانشگاه لینکوپینگ، گفت:"نتایج تحقیقات ما اکنون می‌تواند برای تولید سلول‌های خورشیدی آلی برای استفاده در فضای باز در مقیاس بزرگ‌تر استفاده شود. ."

عملکرد سلول های خورشیدی آلی به تدریج در حال بهبود است. هنگامی که نور خورشید به شکل فوتون توسط بخش دهنده نیمه هادی آلی جذب می شود، یک"حالت برانگیخته" تشکیل می شود. الکترون‌ها به سطوح انرژی بالاتر می‌پرند و حفره‌هایی در سطوح انرژی پایین‌تر ایجاد می‌کنند، اما همچنان جذب می‌شوند. الکترون ها به طور کامل آزاد نمی شوند و هیچ جریان نوری ایجاد نمی شود. محققان آزمایش‌هایی انجام دادند و مواد پذیرنده مختلفی را اضافه کردند که الکترون‌ها را می‌پذیرند و در نتیجه آنها را برای تولید جریان نوری آزاد می‌کنند.

چند سال پیش، محققان چینی نوع جدیدی از مواد پذیرنده به نام Y6 را توسعه دادند که می تواند کارایی بالایی برای سلول های خورشیدی آلی ایجاد کند.

کار شرح داده شده در نشریه مشترک اکنون برای یافتن یک مولکول مهمان به نام BTO به دست آمده است که تضمین می کند مولکول های Y6 در سلول خورشیدی به گونه ای محکم و پایدار در حلال سبز قرار می گیرند که می تواند جریان نوری ایجاد کند. کارآمد. افزودن BTO همچنین می‌تواند سلول‌های خورشیدی بزرگ‌تری را تولید کند.

& quot;استراتژی ما قوانین طراحی واضحی را برای بهینه‌سازی تعامل بین دهنده و گیرنده آلی در مخلوط چند جزئی تعیین می‌کند و الزامات کلیدی برای توسعه آینده فناوری فتوولتائیک آلی را برآورده می‌کند،" پروفسور لی یاوون از دانشگاه سوچو گفت.