Forskere indser store organiske solceller, der er billige, fleksible og effektive

Organiske solceller (OSC'er), som gør brug af organiske materialer til at omdanne sollys til elektricitet, er en attraktiv kandidat til fremtidens solcelleanlæg. Dette skyldes flere af deres ønskværdige funktioner, såsom deres lette vægt, fleksibilitet, formbarhed og, vigtigst af alt, høj effektkonverteringseffektivitet (PCE). Sådanne kvaliteter gør dem ideelle til en bred vifte af applikationer.

På trods af deres massive kommercialiseringspotentiale er der dog en fangst. De fleste OSC'er er produceret ved hjælp af en teknik kaldet "spin coating", som giver mulighed for høje PCE'er, men giver dårlig skalerbarhed. Derudover bruger OSC'er med fleksible elektroder indiumtinoxid (ITO), hvilket gør dem dyre og for skrøbelige til at realisere store moduler. Hvis det kommercielle løfte om OSC'er skal realiseres, skal de overvinde deres afhængighed af ITO.

Det er her Dr. Hongkyu Kang og Prof. Kwanghee Lee fra Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) i Korea kommer ind. I deres artikel i Advanced Energy Materials de fremlagde en ny metode til at skabe OSC'er ved hjælp af zinkoxid (ZnO), der overvandt problemerne med omkostninger og skalerbarhed uden at omfatte PCE.

Denne forskning var især resultatet af et industri-universitetssamarbejde, hvor GIST udviklede den originale teknologi for første gang i Korea og overførte den til MSWAY Co., Ltd., som havde været helt afhængig af udenlandsk import som den indenlandske produktion af ITO-baserede elektroder var upraktisk. Med den nye teknologi forventes det, at der vil blive etableret en værdikæde til kommercialisering af OSC'er med bygge- og udstyrsvirksomheder, hvilket styrker værdien af ​​industri-universitets fælles forskning.

Holdet brugte sputteret ZnO og et ZnO nanopartikellag opnået gennem en "blade coating" teknik til at skabe et ensartet dobbeltlag på en ultratynd sølvfilmelektrode. "Den ultratynde sølvfilmelektrode med ZnO-dobbeltlag har fleksibiliteten, befugtningsevnen og den høje overfladeenergi som ITO, men er ikke skør eller dyr. Dette gør det nemmere at bruge ZnO til fremstilling af organiske solceller og udvikling af en printteknologi til solenergi i store områder. celleteknologi," siger Dr. Kang.

De nye ZnO dobbeltlagsbaserede OSC'er viste en effektivitet på 7,67 % for et modulareal på 528 cm ² , hvilket gør det til det mest effektive OSC for store områder sammenlignet med tidligere forskning. Dette skyldtes reduktionen af ​​"rekombination" af ladningsbærere i OSC'er af de krystallinske ZnO nanopartikler, som igen forbedrede deres åben kredsløbsspænding, dvs. PCE.

Skabelsen af ​​disse ITO-fri OSC'er med et stort areal og samme fleksibilitet og effektivitet som ITO-baserede OSC'er kan være en game changer for fremtiden for solcelleteknologi. "Vores metode åbner døre til kommerciel brug af disse OSC'er, såsom deres integration i bygningsvægge og vinduer for at realisere selvbærende bygninger," siger prof. Lee. Faktisk kan de store OSC'ers overlegenhed med hensyn til kommercielt potentiale og effektivitet indlede en ny tidsalder med elproduktion og hjælpe os i kampen mod klimaændringer. + Udforsk yderligere

Asymmetrisk substitution af endegrupper hjælper med at opnå effektive organiske solceller med helt små molekyler