Молекулярное покрытие повышает эффективность органических солнечных элементов

Coatings Today
03.08.2021 131

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

Сверхлегкое сиденье с конструкцией из углеродного волокна
Сверхлегкое сиденье с конструкцией из углеродного волокна
Сидение весом всего 10 кг было представлено на симпозиуме "Шаг в сторону легких конструкций" в…
Coatings Today
25.06.2019
302
Новый продукт для пассивной противопожарной защиты
Новый продукт для пассивной противопожарной защиты
Компания Hempel, занимающаяся производством покрытий, представляет Hempafire Pro 400, новое покрытие для пассивной противопожарной защиты,…
Coatings Today
17.06.2021
157
Химия 2022 — новости второго дня выставки
Химия 2022 — новости второго дня выставки
Новости 2-ого дня выставки «Химия-2022», которая проходит с 31 октября по 3 ноября в Экспоцентре…
02.11.2022
60
Стене Трампа быть!
Стене Трампа быть!
После подписания контракта о строительстве пограничной стены, заключенного ранее в этом месяце, Служба таможенного и…
Coatings Today
26.11.2018
269
«ИНТЕРЛАКОКРАСКА-2019»: СТАРТ ЛАКОКРАСОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ГЛАВНОЙ ОТРАСЛЕВОЙ ВЫСТАВКЕ ГОДА
«ИНТЕРЛАКОКРАСКА-2019»: СТАРТ ЛАКОКРАСОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ГЛАВНОЙ ОТРАСЛЕВОЙ ВЫСТАВКЕ ГОДА
4 — 7 марта 2019 года, павильон «Форум» ЦВК «Экспоцентр» 23-я международная выставка лакокрасочных материалов…
Coatings Today
27.02.2019
347
Покрытие для войсковой маскировки
Покрытие для войсковой маскировки
Исследователи из Беркли разработали покрытия, которые могут эффективно настраивать целевые объекты на излучение инфракрасного излучения,…
Coatings Today
09.08.2020
255
Бронеплита от компании Metal Chem заменяет твердый хром
Бронеплита от компании Metal Chem заменяет твердый хром
Бронеплита с никелевым покрытием от компании Metal Chem предназначена для замены твердого хрома в областях…
Coatings Today
08.07.2019
310
Полимерное покрытие соединяет металлические имплантаты с костями человека
Полимерное покрытие соединяет металлические имплантаты с костями человека
Как сообщается в пресс-релизе AlphaGalileo, титановый имплантат покрывают пространственной разветвленной наноструктурой (дендример), которая выступает в…
Coatings Today
08.09.2020
279
Самовосстанавливающееся УФ-отверждаемое алкидное покрытие
Самовосстанавливающееся УФ-отверждаемое алкидное покрытие
Покрытие относится к экологически безопасным и самовосстанавливающимся благодаря своей способности УФ-отверждаться, а также благодаря тому,…
Coatings Today
04.11.2019
314