Cercetătorii danezi raportează că tratarea celulelor solare organice pe bază de acceptoare non-fulerene cu vitamina C oferă o activitate antioxidantă care atenuează procesele de degradare care decurg din expunerea la căldură, lumină și oxigen. Celula a obținut o eficiență de conversie a puterii de 9,97 %, o tensiune în circuit deschis de 0,69 V, o densitate de curent de scurtcircuit de 21,57 mA/cm2 și un factor de umplere de 66%.
O echipă de cercetători de la Universitatea Danemarcei de Sud (SDU) a căutat să egaleze progresele realizate în eficiența conversiei energiei pentru celulele solare organice (OPV) realizate cuacceptor non-fulerenic (NFA)materiale cu îmbunătățiri de stabilitate.
Echipa a selectat acid ascorbic, cunoscut în mod obișnuit ca vitamina C, și l-a folosit ca strat de pasivare între un strat de transport de electroni (ETL) de oxid de zinc (ZnO) și stratul fotoactiv din celulele NFA OPV fabricate cu un strat de dispozitiv inversat și un polimer semiconductor (PBDB-T:IT-4F).
Oamenii de știință au construit celula cu un strat de oxid de indiu și staniu (ITO), ZnO ETL, stratul de vitamina C, absorbantul PBDB-T:IT-4F, un strat purtător selectiv de oxid de molibden (MoOx) și un argint (Ag). ) contact metalic.
Grupul a descoperit că acidul ascorbic produce un efect de fotostabilizare, raportând că activitatea antioxidantă atenuează procesele de degradare care decurg din expunerea la oxigen, lumină și căldură. Testele, cum ar fi absorbția vizibilă în ultraviolete, spectroscopia de impedanță, măsurătorile de tensiune și curent dependente de lumină, au arătat, de asemenea, că vitamina C reduce fotoalbirea moleculelor NFA și suprimă recombinarea sarcinii, a remarcat cercetarea.
Analiza lor a arătat că, după 96 de ore de fotodegradare continuă sub 1 Soare, dispozitivele încapsulate care conțin stratul intermediar de vitamina C și-au păstrat 62% din valoarea inițială, dispozitivele de referință reținând doar 36%.
Rezultatele au arătat, de asemenea, că câștigurile de stabilitate nu au venit cu un cost al eficienței. Dispozitivul campion a obținut o eficiență de conversie a puterii de 9,97 %, o tensiune în circuit deschis de 0,69 V, o densitate de curent de scurtcircuit de 21,57 mA/cm2 și un factor de umplere de 66%. Dispozitivele de referință care nu conțin vitamina C au prezentat o eficiență de 9,85 %, o tensiune în circuit deschis de 0,68 V, un curent de scurtcircuit de 21,02 mA/cm2 și un factor de umplere de 68%.
Întrebată despre potențialul de comercializare și scalabilitate, Vida Engmann, care conduce un grup laCentrul pentru dispozitive fotovoltaice avansate și energie cu peliculă subțire (SDU CAPE), a declarat pentru revista pv, „Dispozitivele noastre din acest experiment au fost de 2,8 mm2 și 6,6 mm2, dar pot fi extinse în laboratorul nostru roll-to-roll de la SDU CAPE, unde fabricăm în mod regulat și module OPV.”
Ea a subliniat că metoda de fabricație poate fi scalată, subliniind că stratul interfacial este un „compus ieftin care este solubil în solvenți obișnuiți, deci poate fi utilizat într-un proces de acoperire roll-to-roll, ca și restul straturilor” în o celulă OPV.
Engmann vede potențial pentru aditivi dincolo de OPV în alte tehnologii de celule de a treia generație, cum ar fi celulele solare perovskite și celulele solare sensibilizate la colorant (DSSC). „Alte tehnologii bazate pe semiconductori organici/hibrizi, cum ar fi celulele solare DSSC și perovskite, au probleme de stabilitate similare cu celulele solare organice, așa că există șanse mari ca acestea să contribuie la rezolvarea problemelor de stabilitate și în aceste tehnologii”, a spus ea.
Celula a fost prezentată în lucrarea „Vitamina C pentru celule solare organice foto-stabile, fără acceptoare de fulerene”, publicat înInterfețe de materiale aplicate ACS.Primul autor al lucrării este Sambathkumar Balasubramanian de la SDU CAPE. Echipa a inclus cercetători de la SDU și de la Universitatea Rey Juan Carlos.
Privind în perspectivă, echipa are planuri pentru cercetări suplimentare în abordările de stabilizare folosind antioxidanți naturali. „În viitor, vom continua să investigăm în această direcție”, a spus Engmann, referindu-se la cercetări promițătoare privind o nouă clasă de antioxidanți.
Ora postării: Iul-10-2023