Молекулярное покрытие повышает эффективность органических солнечных элементов

Coatings Today
03.08.2021 179

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

Ford превратит кофейные отходы McDonald’s в экологически чистые композиционные материалы
Ford превратит кофейные отходы McDonald’s в экологически чистые композиционные материалы
Компания Ford Motor Co. объединилась с  McDonald’s, чтобы использовать кофейную шелуху из сети ресторанов быстрого…
Coatings Today
26.12.2019
343
Превращение электронных отходов в прочное защитное покрытие для металла
Превращение электронных отходов в прочное защитное покрытие для металла
“Микрохирургия материалов: селективный синтез материалов с использованием химии высоких температур для микропереработки электронных отходов” Типичный…
Coatings Today
09.09.2020
252
Новое электродное покрытие обеспечивает перезаряжаемую металлическую магниевую батарею
Новое электродное покрытие обеспечивает перезаряжаемую металлическую магниевую батарею
Ученые из национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии (NREL) Министерства энергетики США обнаружили новый подход…
Coatings Today
13.04.2018
290
Покрытие удаляет остатки ПВХ при высоких температурах
Покрытие удаляет остатки ПВХ при высоких температурах
Покрытие CS-1331 для большинства черных и цветных металлов
24.11.2022
125
Покрытие будущего для тканей медицинской и спортивной одежды
Покрытие будущего для тканей медицинской и спортивной одежды
Ученые из Университета Британской Колумбии разработали недорогое, нетоксичное покрытие практически для любых тканей, снижающее заразность…
16.03.2022
443
Высокоскоростная галтовка и полировка
Высокоскоростная галтовка и полировка
Компания Bel Air (Норт-Кингстаун, штат Род-Айленд) представляет центробежные полировальные установки. Это оборудование предназначено для полировки…
Coatings Today
28.05.2020
356
Dürr создает лакокрасочный цех для электромобилей в Китае
Dürr создает лакокрасочный цех для электромобилей в Китае
Будущее принадлежит электромобилям, поскольку они обеспечивают свободную от выбросов и экологически устойчивую транспортную систему. К…
Coatings Today
13.02.2018
333
Итоги выставки ExpoCoating Moscow 2019
Итоги выставки ExpoCoating Moscow 2019
С 22 по 24 октября 2019 года в Москве, в МВЦ «Крокус Экспо» прошла 17-я Международная…
Coatings Today
01.11.2019
404
Инновационное долговечное олеофобное эпоксидное покрытие
Инновационное долговечное олеофобное эпоксидное покрытие
Благодаря обогащению ковалентно связанного полидиметилсилоксана (ПДМС) на поверхности покрытия, полученное покрытие демонстрирует исключительную отталкивающую способность…
Coatings Today
24.06.2021
185