Dom > Novice > Vsebine
Hibridne sončne celice imajo aplikacije v fleksibilni elektroniki in prenosnih napravah
Nov 03, 2018

Razumevanje vpliva površinskih napak podpira izboljšano učinkovitost hibridnih organskih / anorganskih sončnih celic.

               Hibridne sončne celice uporabljajo vmesnik, ki vsebuje plasti organskih in anorganskih materialov za pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo. Cinkov oksid (ZnO) je priljubljena izbira za anorganski material, ker je poceni, nestrupen in na voljo.

Vendar pa je pretvorbena učinkovitost hibridnih sončnih celic z uporabo večjih heterojunkcij ZnO / organskih donorjev trenutno zelo majhna - le 2 odstotka, če se ZnO zmeša v organski donatorski material. Po drugi strani pa je dosežena dostojna 6,1-odstotna učinkovitost, če se ZnO uporablja kot plast, ki je bila posuta med elektrodo in plastjo polimerov ali akceptorjev majhnih molekul.

Jean-Luc Bredas iz KAUST Solar & Photovoltaics Engineering Research Centra in kolega Hong Li sumita, da so bistvene napake v ZnO ključni dejavnik pri slabem delovanju. S primerjavo razlike v elektronskih lastnostih med različnimi hibridnimi materiali so ugotovili, da prosta delovna mesta v cinkih zmanjšajo učinkovitost pretvorbe, tako da ovirajo postopek ločevanja polnjenja na vmesniku med organskimi in anorganskimi snovmi.

Znano je, da ZnO sprejema različne vloge v heterogenostih v razsutem stanju glede na vrsto uporabljenega organskega materiala in arhitekture. Ko se zmeša s polimerom ali majhnimi molekularnimi donorji, kot je seksitentien, ZnO prevzame vlogo akceptorja elektronov: vzame ali "sprejema" elektrone in pušča pozitivno napolnjene luknje v ozadju v seksitentielnem sloju.

Ko je med elektrodo in polimerno akceptorsko plast stisnjena, ZnO pomaga prenesti elektrone iz plasti fulerena v elektrodo. Ti procesi omogočajo učinkovito pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo.

Raziskovalci so uporabili računalniške simulacije, da bi preučili, kako cinka na prostoru cinkovega oksida vpliva na ta dva postopka. Za heterojunkcijo ZnO / seksi-siienil v razsutem stanju, prosta mesta cinka na površini ZnO lahko ovirajo lokalni prenos naboja na vmesniku ZnO / seksitenilil in lahko prepreči tudi učinkovito ločitev polnjenja zaradi močnih interakcij s Coulombom. Vendar pa za vmesnik ZnO / fuleren takšna prosta delovna mesta bistveno ne vplivajo na postopek prenosa bremen.

Iz teh razlogov so do sedaj razvite ZnO / organske heterojunkcije neučinkovite. Za primerjavo pa imajo prosta mesta v cinkih bistveno večji negativni učinek na ZnO / seksititilil kot na vmesnike ZnO / fuleren. Rezultati imajo pomembne posledice za razvoj hibridnih sončnih celic, ki imajo aplikacije v prožni elektroniki in prenosnih napravah.

"Kar smo se naučili iz naših raziskav, je, do kakšne mere pomanjkljivosti na površini prevodnih kovinskih oksidov, kot je ZnO, določajo splošne elektronske lastnosti in v končni fazi učinkovitost naprav," je dejal Bredas. Predlagal je, da ugotovitve kažejo možne načine za izboljšanje učinkovitosti sončne celice s površinskimi spremembami.