Udnyttelse af lys med halvkugleformede skaller til forbedret fotovoltaik

I jagten på bæredygtige energiløsninger er jagten på mere effektive solceller altafgørende. Organiske fotovoltaiske celler er dukket op som et lovende alternativ til traditionelle siliciumbaserede modstykker på grund af deres fleksibilitet og omkostningseffektivitet. Det er dog stadig en betydelig udfordring at optimere deres ydeevne.

I et banebrydende træk genskaber ny forskning fra Abdullah Gül University (Türkiye) strukturen af ​​organiske fotovoltaiske celler ved at vælge en halvkugleformet skalform for at frigøre et hidtil uset potentiale i lysabsorption og vinkeldækning.

Som rapporteret i Journal of Photonics for Energy , sigter denne innovative konfiguration på at maksimere lysabsorption og vinkeldækning og lover at omdefinere landskabet af vedvarende energiteknologier. Undersøgelsen præsenterer avanceret beregningsanalyse og komparative benchmarks for at sætte fokus på de bemærkelsesværdige egenskaber ved dette nye design.

I undersøgelsen undersøger professor Dooyoung Hah fra Abdullah Gül University absorptionsspektrene i det halvkugle-skalformede aktive lag, hvilket giver en detaljeret undersøgelse af, hvordan lys interagerer med cellens struktur og materialer gennem en beregningsteknik kendt som tredimensionelt endeligt element. analyse (FEA).

FEA kan hjælpe med at løse komplekse tekniske problemer ved at opdele strukturer i mindre, mere håndterbare dele kaldet endelige elementer, hvilket tillader simulering og analyse af hele strukturens adfærd under forskellige forhold, såsom forskellige lysbølgelængder og indfaldsvinkler.

De rapporterede FEA-resultater er bemærkelsesværdige. Når den blev udsat for tværgående elektrisk (TE)-polariseret lys, udviste den halvkugleformede skalstruktur en bemærkelsesværdig 66 procent stigning i lysabsorption sammenlignet med fladstrukturerede enheder. Tilsvarende blev der observeret en bemærkelsesværdig forbedring på 36 procent for transversalt magnetisk (TM)-polariseret lys.

I modsætning til tidligere rapporterede semicylindriske skaldesigner, dukkede den halvkugleformede skalstruktur op som en klar frontløber. Det kunne prale af en betydelig stigning på 13 procent i lysabsorption for TE-polarisering og en imponerende forbedring på 21 procent for TM-polarisering.

Strålende fremtid:Oplyser forskellige applikationer

Ud over dens exceptionelle absorptionsegenskaber tilbyder den halvkugleformede skalstruktur udvidet vinkeldækning, der spænder op til 81 grader for TE-polarisering og 82 grader for TM-polarisering. Denne tilpasningsevne er særlig fordelagtig til applikationer, der kræver fleksibel lysindfangning, såsom bærbar elektronik.

Hah siger, "Med de forbedrede absorptions- og omnidirektionalitetsegenskaber vil de foreslåede halvkugle-skalformede aktive lag blive fundet gavnlige i forskellige anvendelsesområder for organiske solceller, såsom biomedicinske anordninger, såvel som applikationer såsom strømgenererende vinduer og drivhuse, internet-of-things og så videre."

Den halvkugleformede skalform markerer et betydeligt spring fremad inden for organisk solcelledesign. Ved at udnytte kraften fra finite element-analyse og innovativ konstruktionsteknik hjælper den rapporterede forskning med at lyse vejen for en lysere, mere bæredygtig fremtid drevet af vedvarende energi.

Flere oplysninger: Dooyoung Hah, halvkugleformet skalformede organiske fotovoltaiske celler til forbedring af absorption og forbedret vinkeldækning, Journal of Photonics for Energy (2024). DOI:10.1117/1.JPE.14.018501

Leveret af SPIE