Молекулярное покрытие повышает эффективность органических солнечных элементов

Coatings Today
03.08.2021 201

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 высокоэффективные фильтры для окрасочных камер
Новые высокоэффективные фильтры для окрасочных камер
Фильтры GFS Poly от компании Global Finishing Solutions обеспечивают долгий срок службы, снижают долговременные затраты…
Coatings Today
24.06.2020
341
Новая система эпоксидных и ремонтных покрытий для железнодорожной промышленности
Новая система эпоксидных и ремонтных покрытий для железнодорожной промышленности
Компания Indestructible Paints Ltd, британский производитель высокоэффективных защитных покрытий для аэрокосмической и военной промышленности, пользующийся…
Coatings Today
30.09.2021
141
В смоленской области открывается производство жженой магнезии
В смоленской области открывается производство жженой магнезии
ООО «Вязьма-Брусит» расширяет ассортимент выпускаемой продукции, запуская производство высокоактивного оксида магния под торговой маркой МагПро®…
Coatings Today
30.11.2018
461
Системы очистки на основе CO2
Системы очистки на основе CO2
Компания Reliabotics (Нью-Брансуик, штат Нью-Джерси, США) в сотрудничестве с компаниями CleanLogix и Hitachi High-Tech представила…
Coatings Today
03.05.2020
345
УФ-отверждаемое покрытие на основе касторового масла
УФ-отверждаемое покрытие на основе касторового масла
В новом исследовании описан однореакторный синтез полиуретанакрилатных олигомеров на основе касторового масла без использования растворителей…
Coatings Today
25.11.2021
185
«Умное» стекло обеспечит распознавание лиц без электроники со скоростью света
«Умное» стекло обеспечит распознавание лиц без электроники со скоростью света
Инженеры из Висконсинского университета в Мадисоне нашли способ внедрить некое подобие искусственного интеллекта в инертные…
Coatings Today
11.08.2019
343
Гибридные поверхности для повышения эффективности сбора влаги
Гибридные поверхности для повышения эффективности сбора влаги
Недавно проведенное исследование посвящено разработке и оптимизации гибридных поверхностей с супергидрофобно–гидрофильным рисунком для повышения эффективности…
19.01.2023
113
Легковесные запчасти Audi
Легковесные запчасти Audi
Полимерный материал (формовочная композиция) из соединения углеродного волокна с эпоксидной смолой Hexcel был использован в…
Coatings Today
06.07.2018
342
Льдофобный бетон – на один скользкий шаг ближе
Льдофобный бетон – на один скользкий шаг ближе
Может ли простое прекратить налипание льда на бетон? Лед – это враг инфраструктуры: дороги, железнодорожные…
Coatings Today
30.10.2018
428