Paindlike päikesepatareide võimsuse muundamise efektiivsus on märkimisväärselt paranenud!

Hiljuti parandasid Hiina Teaduste Akadeemia Qingdao bioenergia ja bioprotsesside tehnoloogia instituudi (QIBEBT) teadlased kolmekomponentsetes orgaanilistes päikesepatareides (TOSC) kasutatavaid materjale, saavutades traditsiooniliste päikesepatareidega sarnase efektiivsuse. See uurimus avaldati ajakirjas "Advanced Materials". Orgaanilised fotogalvaanilised päikesepatareid (OSC) on teatud tüüpi päikesepatareid, mis muudavad päikesevalguse elektriks, kasutades orgaanilisi materjale, tavaliselt väikeseid molekule või polümeere, erinevalt traditsioonilistest anorgaanilistest päikesepatareidest, mis kasutavad kristalset räni või muid anorgaanilisi materjale.

Orgaaniliste päikesepatareide üks peamisi eeliseid on nende mitmekülgsus ja kerge olemus. Neid saab toota väiksemate kuludega, kasutades lahenduspõhiseid tehnikaid, näiteks tindiprinterit, mis võimaldab jäikade paneelide asemel painduvaid rulle. Selle tulemusena leiavad nad rakendusi erinevates valdkondades, nagu andurid, kaasaskantavad laadijad ja kantavad elektroonikaseadmed. OSC-d võivad olla ka poolläbipaistvad või värvilised, muutes need esteetiliselt meeldivaks ja sobilikuks integreerimiseks hoonetesse, akendesse ja muudesse konstruktsioonidesse.

Võrreldes anorgaaniliste päikesepatareidega on orgaanilistel päikesepatareidel siiski madalam võimsuse muundamise efektiivsus (PCE), mida TOSC eesmärk on parandada. Standardsed binaarsed orgaanilised päikesepatareid koosnevad doonormaterjalist ja aktseptormaterjalist, kuid TOSC on erinev, kuna see sisaldab kolmandat komponenti, mida nimetatakse "külalismaterjaliks".

Selle külaliskomponendi kaasamine on ülioluline päikesepatarei jõudluse erinevate aspektide parandamiseks, näiteks elemendi sisemise energiavoo muutmiseks ja selle optimeerimiseks, kuidas element valguse elektriks muundab. Külaliskomponent on eriti oluline PCE suurendamiseks, kuna see võib laiendada valguse spektrit, mida päikesepatarei suudab neelata. Valides külalismaterjalid, mis neelavad valgust piirkondades, mida doonor- või aktseptormaterjalid ei kata, saab parandada raku üldist valguse neeldumisvõimet. Samuti võimaldab see segatud filmi morfoloogiat peenhäälestada, mõjutades eksitoni dissotsiatsiooni, laengu teket ja transporti.

Arvestades, et külaliskomponendid võivad täita mitut erinevat tegevust, mõjutab nende täpne asukoht päikesepatarei "võileivas" või maatriksis jõudlust oluliselt. Külaliskomponendil on kolm võimalikku asendit: doonormaterjali sisse manustatud, aktseptormaterjali sisse manustatud või doonori ja aktseptori vahelises liideses hajutatud, luues sulamitaolisi segastruktuure (agregaate). Kuid kuni viimase ajani on külaliskomponendi positsiooni eksperimentaalselt suhteliselt vähe kaalutud.

Teadlased kasutasid oma uurimistöös TOSC-s külaliskomponenti nimega LA1, mis erineb teistest külaliskomponentide materjalidest kristallilisuse poolest. LA1 on väikese molekuli aktseptor ja teadlased muutsid seda fenüülalküül-külgahelaga, funktsionaalrühmaga, mida tavaliselt kasutatakse fotogalvaaniliste süsteemide orgaanilistes materjalides.

LA1 modifitseerimine, et hõlmata fenüülalküül-külgahelaid, suurendas nii kristallilisust kui ka joondamist, säilitades samal ajal piisava ühilduvuse, mille tulemusena paranes TOSC jõudlus.

Lisaks kontrollisid teadlased külaliskomponendi jaotust, muutes muutujaid, mis mõjutavad peremees- ja külaliskomponentide vahelist koostoimet, nagu peremees-külalise ühilduvus, pinnaenergia, kristalne kineetika ja molekulidevahelised interaktsioonid. Nad leidsid enamikus külalismolekulides sulamitaolisi agregaate, mis imbusid ja hajusid kogu peremeesmaatriksisse.

Nende integreeritud peremees-/külalissulamite kristalliidi suurust saab hõlpsasti häälestada, et tõhustada laengu ülekandmist ja pärssida laengu rekombinatsiooni, mille tulemuseks on esialgne PCE kasv üle 15%. Seejärel, kombineerides külaliskomponenti põhikomponendina Y6-seeria aktseptoritega, saavutasid nad veelgi suurema efektiivsuse tõusu üle 19%.

Teadlased usuvad, et nad on saavutanud märkimisväärset eksperimentaalset edu, kuid tulevikus on vaja paremini mõista nende eeliste aluseks olevaid tegureid. Nad loodavad saada nendest põhisüsteemidest sügavama ülevaate.

Kasutage innovatsiooni jõudu meie tipptasemel liitiumioonaku korpustega. Meie ettevõte on spetsialiseerunud kvaliteetsete akukorpuste tootmisele, mis on loodud vastama kaasaegse energiamaastiku nõudmistele. Olgu tegemist taastuvenergia salvestamise, elektrisõidukite või kaasaskantava elektroonikaga, meie akukestad pakuvad kaitset, jõudlust ja täppisehitust, mida teie projektid vajavad. Liituge energia salvestamise tulevikuga meie liitiumioonakupaki kestadega ja avage võimaluste maailm.