Grafen kvanteprikker kan føre til billige solceller og OLED'er

(PhysOrg.com)-Fremstilling af fotovoltaiske enheder-dem, der konverterer sollys til elektricitet-ud af organiske materialer har flere fordele i forhold til at bruge ikke-organiske materialer, såsom fleksibilitet og god lysabsorbering. Imidlertid, den udbredte kommercialisering af organiske fotovoltaiske enheder er fortsat begrænset på grund af de høje omkostninger ved elektrondonor- og acceptormaterialer, der anvendes i disse enheder. I en ny undersøgelse, forskere har løst dette problem ved at fremstille selvlysende grafenkvantepunkter (GQD'er) blandet med organiske polymerer til brug som elektronacceptorer, som kunne tilbyde bedre ydeevne til lavere omkostninger end andre polymerbaserede organiske materialer.

Forskerne, Dr. Vinay Gupta og medforfattere fra Organic and Hybrid Solar Cell Group på National Physical Laboratory i New Delhi, Indien, har offentliggjort deres undersøgelse i et nylig nummer af Journal of the American Chemical Society .

Som forskerne forklarede, mange tidligere undersøgelser har undersøgt brugen af ​​kvanteprikker som elektronacceptormaterialer i fotovoltaik. Quantum dots har gavnlige egenskaber-såsom deres størrelsesindstillede optiske respons, effektiv generering af flere operatører, og lave omkostninger – som gør dem attraktive for solcelleanlæg. Imidlertid, de fleste kvantepunkter, der tidligere er blevet undersøgt, består af giftige metaller, såsom cadmium og bly, hvilket ville udgøre alvorlige problemer for store apparatapplikationer.

I modsætning, de 9-nm kvanteprikker lavet af grafen, som forskerne har fremstillet her, har ikke samme farlige natur, alligevel har de lignende elektroniske egenskaber. Mest vigtigt, grafen har en høj ladningsbærermobilitet, hvilket betyder, at den hurtigt kan transportere ladninger til elektroderne, reducere strømtab og forbedre solcelleeffektiviteten. I deres eksperimenter, forskerne fandt ud af, at GQD'er blandet med en konjugeret polymer udviser væsentligt forbedrede egenskaber sammenlignet med grafenark blandet med den samme polymer.

"Dette arbejde viser, at grafen kvanteprikker kan være en god acceptor og kan erstatte dyre C ₆₀ -baserede acceptører, ”Fortalte Gupta PhysOrg.com . "Dette arbejde har konsekvenser for billige og effektive solceller såvel som organiske lysdioder (OLED'er). De potentielle fordele er lav vægt, fleksibel, omkostningseffektiv, fremstilling af rulle til rulle, forarbejdning af store områder og multi-formål."

Forskerne fremstillede både fotovoltaiske solceller og OLED'er af det nye GQD-baserede materiale, demonstrerer en samlet god ydeevne i begge enheder. Resultaterne viser, at materialet kan være miljøvenligt og mere stabilt end nuværende organiske materialer. Forskerne forudsiger også, at ydelsen af ​​disse enheder kan forbedres yderligere, og planlægger at eksperimentere med at bruge andre polymerer.

”På nuværende tidspunkt er effektiviteten lav, så vi arbejder på at øge effektiviteten af ​​de GQD-baserede solceller, ”Sagde Gupta.

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.