Молекулярное покрытие повышает эффективность органических солнечных элементов

Coatings Today
03.08.2021 143

Одномолекулярный слой, способствующий прохождению электрического заряда в электрод, превосходит по свойствам лучшие традиционные материалы.

Исследователи из научно-технологического университета имени короля Абдаллы обнаружили, что покрытие электрода толщиной всего в одну молекулу может существенно повысить характеристики органического фотоэлектрического элемента. Покрытие превосходит по характеристикам лучшие материалы, используемые в настоящее время для этих целей, и может проложить путь для усовершенствования других устройств, в которых используются органические молекулы, например, светоизлучающих диодов и фотодетекторов.

В отличие от большинства стандартных фотоэлектрических элементов, в которых для аккумулирования света используется кристаллический кремний, в основе органических фотоэлектрических элементов лежит светопоглощающий слой из молекул углерода. Хотя органические фотоэлектрические элементы пока что не могут составить конкуренцию кремниевым элементам, их массовое производство с помощью технологий 3D-печати оказывается проще и дешевле.

Когда свет попадает в фотоэлектрический элемент, его энергия освобождает отрицательно заряженный электрон, и остается квазичастица с положительным зарядом, известная как "дырка". Затем различные материалы собирают электроны и дырки и направляют их к разным электродам для генерации электрического тока. В органических фотоэлектрических элементах широко применяется материал под названием PEDOT:PSS (поли(3,4-этилендиокситиофен) полистиролфульфонат), который упрощает перенос образующихся дырок к электроду; однако PEDOT:PSS — это дорогостоящее кислотное вещество, которое со временем приводит к ухудшению свойств элемента.

Команда научно-технологического университета имени короля Абдаллы разработала лучшую альтернативу PEDOT:PSS. Они используют гораздо более тонкое покрытие из молекул для переноса дырок, которое называется Br-2PACz и связывается с индиево-оловянно-оксидным электродом, образуя одномолекулярный слой. Органический элемент, в котором использовалось покрытие Br-2PACz, показал эффективность преобразования энергии 18,4%, в то время как аналогичный элемент с PEDOT:PSS достиг лишь 17,5%.

Органическая ячейка с использованием Br-2PACz.

"Нас потрясло такое повышение эффективности", — говорит один из исследователей, аспирант Юаньбао Линь. "Мы считаем, что у покрытия Br-2PACz есть потенциал заменить PEDOT:PSS благодаря низкой стоимости и высокой эффективности".

Покрытие Br-2PACz повысило эффективность элемента на нескольких уровнях. По сравнению с аналогами, оно вызывало меньше электрического сопротивления, способствовало переносу дырок и обеспечивало просачивание большего количества света через поглощающий слой. Br-2PACz также усовершенствовало саму структуру светопоглощающего слоя, что может быть связано с процессом нанесения покрытия.

Это покрытие может даже повысить перерабатываемость солнечного элемента. Ученые обнаружили, что индиево-оловянно-оксидный электрод можно удалить из элемента, снять с него покрытие, а затем использовать как новый. PEDOT:PSS, в свою очередь, делает поверхность индиево-оловянно-оксидного электрода неровной, поэтому он теряет свои свойства при повторном использовании в другом элементе. "Мы надеемся, что это окажет значительное воздействие, как на стоимость органических фотоэлектрических элементов, так и на защиту окружающей среды", — говорит Томас Антопулос, руководитель исследования.

Источник: Научно-технологический университет имени короля Абдаллы

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Новые композиционные покрытия на основе диоксида церия и ПТФЭ
Новые композиционные покрытия на основе диоксида церия и ПТФЭ
Для изучения влияния содержания диоксида церия на противообледенительные, гидрофобные свойства и износостойкость композиционных покрытий на…
Coatings Today
03.01.2021
197
Нейронные сети для предсказания устойчивости материалов
Нейронные сети для предсказания устойчивости материалов
Искусственные нейронные сети – алгоритмы, предназначенные для репликации связей между нейронами в мозге – «научились»…
Coatings Today
03.10.2018
272
Биомиметрическая поверхность для защиты от биообрастания
Биомиметрическая поверхность для защиты от биообрастания
В недавнем исследовании ученые скомбинировали технологию 3D-печати и метатезисную подповерхностную полимеризацию с раскрытием цикла (ROMP)…
Coatings Today
24.08.2021
115
ПЭИ придает оправам для очков легкость и металлический вид
ПЭИ придает оправам для очков легкость и металлический вид
Полиэфиримид (ПЭИ) Ultem от компании SABIC используется китайской фирмой Zhengda Optical в легких по весу…
Coatings Today
28.05.2019
309
Приглашаем Вас принять участие в 24-й международной выставке «ХИМИЯ-2021».
Приглашаем Вас принять участие в 24-й международной выставке «ХИМИЯ-2021».
Выставка «ХИМИЯ» – это крупнейшее мероприятие химической промышленности России, которое ежегодно собирает в ЦВК «Экспоцентр»…
Coatings Today
31.05.2021
145
Полиуретановое композиционное покрытие на водной основе
Полиуретановое композиционное покрытие на водной основе
В новой работе описывается полиуретановое композиционное покрытие на водной основе, содержащее новые двумерные нанолисты Ti3C2…
Coatings Today
11.02.2021
146
Рисовый отвар для укрепления известкового раствора
Рисовый отвар для укрепления известкового раствора
Еще сотни лет назад рисовый отвар использовался в Китае при смешивании строительных растворов, придавая им…
Coatings Today
20.06.2019
384
Самая длинная гибкая печатная плата в мире для беспилотного летательного аппарата
Самая длинная гибкая печатная плата в мире для беспилотного летательного аппарата
Глостершир, Англия — Поставщик печатных плат, компания Trackwise, создала многослойную гибкую печатную плату длиной 85…
Coatings Today
03.06.2019
325
Новый конструкционный клей с повышенной термостойкостью
Новый конструкционный клей с повышенной термостойкостью
Компания Delo разработала клей с исключительно высокой прочностью при высоких температурах. Его прочность достигает 20…
Coatings Today
04.05.2021
175