Introduktion til højtydende, ikke-fulleren organiske solceller

Organiske solceller (OSC'er) har drevet deres effektivitet til over 10 procent for at nå et levedygtigt niveau for kommercialisering. Imidlertid, stigningen i den fotoaktive lagtykkelse har resulteret i lavere effektivitetsniveauer, hvilket bringer derfor meget kompleks fremstillingsproces.

Et forskerhold, ledet af professor Changduk Yang og hans forskerhold på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST, har introduceret en ny metode, der kan løse problemer i forbindelse med tykkelsen af ​​de fotoaktive lag i OSC'er. I undersøgelsen, det lykkedes forskerne at opnå en effektivitet på 12,01 procent i de organiske solceller, ved hjælp af en non-fullerance acceptor (IDIC) i det fotoaktive lag. I øvrigt, det nye fotoaktive lag bevarede sin oprindelige effektivitet, selv når den maksimale målte tykkelse ligger i området 300 nm. Dette vil hjælpe med at fremskynde designprocessen, samt den videre kommercialisering af OSC'er.

"Fotoaktive lag i de eksisterende OSC'er er ret tynde (100 nm), og derfor har det været umuligt at håndtere dem via store arealudskrivningsprocesser, "siger professor Yang." Det nye fotoaktive lag fastholdt sin oprindelige effektivitet, selv når den maksimale målte tykkelse ligger i området 300 nm. "

Konventionelle solceller er uorganiske solceller, der er fremstillet af silicium (Si) halvledere. Selvom disse solceller er yderst effektive og stabile, de er ufleksible og dyre, dermed udfordrende at producere. Derfor, i de seneste år, lette organiske solceller (OSC'er) og perovskite solceller har vundet stor opmærksomhed som de lovende kandidater til næste generations solceller.

Selvom OSC'er udviser høj stabilitet og reproducerbarhed, effektivitetsniveauet for OSC'er er ikke nær så højt som perovskit -solcellernes. I undersøgelsen, Professor Yang har løst problemerne i forbindelse med tykkelsen af ​​de fotoaktive lag i OSC'er, derved tage et skridt tættere på realiseringen af ​​store arealudskrivningsprocesser.

Fotoaktive lag, der bruges i solceller, konverterer solenergi til elektrisk energi. Når disse lag udsættes for sollys, de ophidsede elektroner flygter fra atomet og genererer frie elektroner og huller i en halvleder. Her, den elektriske energi tilføres ved bevægelse af elektroner og huller. Overførsel af elektroner kaldes 'Kanal I', mens bevægelse af huller omtales som 'Kanal II'.

"Fullerene-baserede solceller udnytter kun 'Kanal I på grund af ineffektiv lysabsorption i de tynde aktive lag, "siger Sang Myeon Lee i det kombinerede MS/Ph.D. -program på School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST, undersøgelsens første forfatter. "Nye solceller er i stand til at udnytte både kanal I og kanal II, og dermed realisere et højt effektivitetsniveau på 12,01 procent. "

"Denne undersøgelse fremhæver vigtigheden af ​​at optimere afvejningen mellem ladningsadskillelse/transport og domænestørrelse for at opnå højtydende NF-PSC'er, "siger professor Yang." Vi vil bidrage til produktion og kommercialisering af højeffektive organiske solceller i fremtiden. "

"Vores undersøgelse præsenterer en ny vej til syntese af ikke-fulleren fotoaktive materialer, "siger professor Yang." Vi håber at kunne bidrage yderligere til produktion og kommercialisering af højeffektive OSC'er. "