Meget effektive vådbehandlede solceller med molekyler i samme retning

Forskere ved Kanazawa University rapporterer i tidsskriftet Organic Electronics dokumenterer en ny metode til styring af orienteringen af ​​ledende molekyler i organiske solceller, der resulterer i forbedret lysadsorption og ydeevne af cellerne.

Solceller er omkostningseffektive, alternativ energikilde. En undertype af disse, organiske solceller gør brug af organiske polymerer inde i cellen. Brug af disse polymerer gør cellerne lette og øger deres fleksibilitet. Organiske solceller produceres ved to forskellige kemiske metoder:tør forarbejdning og våd behandling, hvor sidstnævnte er en hurtigere metode. Der er flere parametre, der bruges til at vurdere solcellers effektivitet, idet absorption af lys og ladningstransport er meget udbredt.

Et fremherskende problem med strukturen af ​​organiske celler er, at molekyler i det aktive organiske lag, der er ansvarlig for lysabsorption og ladningstransport, har en tendens til at vende begge mod kanterne af celler, såvel som mod det lysabsorberende substrat. Maksimering af antallet af molekyler, der vender mod substratet, imidlertid, er nøglen til at maksimere cellens absorption og ledningsevne. Forskere har ændret tørbearbejdningsmetoden for at opnå en sådan orientering, men det har ikke været muligt med den våde metode. Forskergruppen ledet af Tetsuya Taima ved Kanazawa University, er den første til med succes at gøre det.

Forudsætningen for deres metode er introduktionen af ​​et kobberiodid (CuI) lag mellem de aktive molekyler og substratet. I deres undersøgelse, forskerne brugte en film af aktive molekyler kaldet DRCN5T og overtrukte dem på enten CuI/PEDOT:PSS (30 nm)/indiumtinoxid (ITO) blandede substrater, eller substrater uden CuI -laget. Forholdet mellem substrat, der vender mod kant mod DRCN5T -molekyler, blev derefter sammenlignet mellem begge. Efterfølgende højopløsningsbilleddannelse afslørede, at de CuI-holdige celler havde aktive molekyler med et ti gange højere substrat mod orientering, sammen med forbedret lysabsorbering. Forskerne tilskrev denne ændrede orientering af molekylerne stærke kemiske interaktioner mellem DRCN5T- og CuI -atomer. For yderligere at bekræfte dette, DRCN5T -molekyler med omfangsrige sidekæder, der ikke interagerer med CuI, blev brugt, og et højere substratvendt forhold blev ikke set.

Dette er den første undersøgelse, der effektivt demonstrerer en metode til fremstilling af så effektive organiske solceller ved hjælp af den våde behandlingsmetode. Udover at spare tid, den våde metode resulterer også i større filmområder. "Denne teknik forventes i høj grad at bidrage til udviklingen af ​​organiske tynde film solceller fremstillet af våd behandling i fremtiden", slutter forfatterne. Deres tilgang baner vejen for hurtigere at producere højtydende solceller.

Solceller:Også kendt som fotovoltaiske (lysskabende spænding) celler, disse enheder konverterer lysenergi til elektrisk energi. Arbejdsprincippet for en fotovoltaisk celle består af tre trin. Optagelse af lys (sollys eller kunstigt lys), resulterer i dannelsen af ​​elektronhuller (exitoner) par. Disse par adskilles derefter, og elektroner føres gennem et aktivt ledende lag, ind i elektroder, resulterer i oprettelsen af ​​en afgift. Dette fænomen er også kendt som den fotoelektriske effekt. I traditionelle solceller, det ledende materiale er silicium. Organiske fotovoltaiske celler har normalt organiske polymerer i stedet for silicium. Solceller forbundet parallelt, udgøre solpaneler.