Acasă > Stiri > Conţinut
Celulele solare hibride au aplicații electronice flexibile și dispozitive portabile
Nov 03, 2018

Înțelegerea impactului defectelor de suprafață susține eficiența îmbunătățită a celulelor solare organice / anorganice hibride.

               Celulele solare hibride utilizează o interfață care cuprinde straturi de materiale organice și anorganice pentru a transforma lumina solară în energie electrică. Oxidul de zinc (ZnO) este o alegere populară pentru materialul anorganic, deoarece este ieftin, netoxic și ușor disponibil.

Cu toate acestea, eficiența de conversie a celulelor solare hibride folosind ZnO / heterogenitățile în vrac ale donatorilor organici este în prezent foarte scăzută - doar 2%, când ZnO este amestecat într-un material donor organic. Pe de altă parte, o eficiență decentă de 6,1% a fost atinsă atunci când ZnO este folosit ca un strat între un electrod și un strat de polimeri sau acceptori de molecule mici.

Jean-Luc Bredas de la Centrul de Cercetare KAUST Solar & Photovoltaics Engineering și colegul său Hong Li suspectă că defectele intrinseci ale ZnO sunt un factor cheie în performanța slabă. Prin compararea diferențelor de proprietăți electronice între diferite materiale hibride, au ajuns la concluzia că posturile vacante de zinc reduc eficiența conversiei împiedicând procesul de separare a încărcăturii la interfața dintre materialele organice și anorganice.

Este bine cunoscut faptul că ZnO adoptă roluri diferite în heterojuncții în vrac în funcție de tipul de material organic și de arhitectura utilizată. Când este amestecat cu polimeri sau cu donori moleculați mici, cum ar fi sexitienilul, ZnO își asumă rolul unui acceptor de electroni: el însușește sau "acceptă" electronii și lasă găuri poziționate în spatele unui strat de sexitienil.

Când este introdus între un electrod și un strat acceptor de fulleren, ZnO ajută transferul electronilor din stratul fulleren la electrod. Aceste procese permit conversia eficientă a razelor solare în energie electrică.

Cercetatorii au folosit simulari pe calculator pentru a examina modul in care posturile de zinc la suprafata de oxid de zinc impact aceste doua procese. Pentru heterojuncția în volum ZnO / sexitienil, vacanțele de zinc de pe suprafața ZnO pot împiedica transferul local de sarcină la interfața ZnO / sexitienil și pot preveni, de asemenea, separarea eficientă a încărcăturii datorită interacțiunilor puternice cu Coulomb. Cu toate acestea, pentru interfața ZnO / fulleren, astfel de posturi vacante nu influențează în mod semnificativ procesul de transfer de taxe.

Din aceste motive, heterojuncțiile ZnO / organice dezvoltate până acum sunt ineficiente. Cu toate acestea, vacanțele de zinc au un impact negativ semnificativ mai mare asupra ZnO / sexitienil decât asupra interfețelor ZnO / fullerene. Rezultatele au implicații importante pentru dezvoltarea celulelor solare hibride, care au aplicații în echipamente electronice flexibile și dispozitive portabile.

"Ceea ce am invatat din investigatiile noastre este in ce masura defectele la suprafata conducatorilor de oxizi de metal precum ZnO determina proprietatile electronice globale si, in cele din urma, eficienta dispozitivului", a remarcat Bredas. El a sugerat că rezultatele arată căi posibile de îmbunătățire a eficienței celulelor solare prin modificări de suprafață.

O pereche de: nu

Următoarea: MWC: Telefoanele pierde aderenta pe mobil