Skadebesparende sommertid

Forskere ved Kanazawa University har udført en detaljeret undersøgelse af de molekylære mekanismer, hvorved organiske solceller lider skade, når de udsættes for sollys. Denne forskning har vigtige konsekvenser for udviklingen af ​​næste generations solpaneler, der kombinerer høj effektivitet, lavpris, og lang levetid for enheden.

Solenergi repræsenterer et vigtigt element i fremtidens vedvarende energiløsninger. Historisk set, solpaneler har haft en tendens til at være ineffektive eller ellers for dyre for de fleste husejere at overveje at installere. En ny klasse af solceller, der anvender lag af kulstofbaserede polymerer, tilbyder effektivitet på op til 10 % - hvilket anses for at være minimum for praktisk brug - til en overkommelig pris. Den primære tilbageværende hindring for bred udbredelse af disse nye solcelleanlæg er den korte levetid for disse enheder, fordi kumulative skader fra solen har tendens til at erodere deres ydeevne. På grund af enhedernes flerlagskarakter, det er ofte vanskeligt at identificere molekylære mekanismer, hvorved denne nedbrydning af effektivitet sker over tid.

Nu, baseret på resultaterne af strøm-spændingskurver, impedansspektroskopi, og UV-VIS spektrofotometri, et forskerhold ved Kanazawa University har fastslået en vigtig faktor, der kan forårsage nedsat ydeevne. På samme måde som dine kulstofbaserede hudceller kan få en grim solskoldning fra solens ultraviolette lys efter en dag på stranden, forskerne fandt ud af, at de skrøbelige organiske molekyler i det halvledende lag kan blive beskadiget ved eksponering.

"Vi fandt ud af, at skade fra UV-lys øgede den elektriske modstand af det organiske halvlederlag, " siger førsteforfatter Makoto Karakawa. Dette førte til reduceret strømflow og dermed et samlet fald i effektivitet. Ved at bruge en metode kendt som matrixassisteret laserdesorption/ioniseringstidspunkt, forskerne fastslog de sandsynlige nedbrydningsprodukter fra solskader. Når nogle svovlatomer i materialerne bliver erstattet af oxygenatomer fra atmosfæren, molekylerne fungerer ikke længere efter hensigten.

"Mens nye organiske halvledermaterialer har gjort det muligt for os at øge den samlede effektivitet drastisk, vi fandt ud af, at de har en tendens til at være mere skrøbelige over for UV-skader, " forklarer seniorforfatter Kohshin Takahashi. Baseret på denne forståelse, det kan være muligt at designe mere robuste enheder, der stadig bevarer deres høje energikonverteringshastighed, hvilket er et vigtigt skridt til at gøre solenergi til en endnu større del af vedvarende energiproduktion.