Hjem > Nyheder > Indhold
Hybride solceller har applikationer i fleksibel elektronik og bærbare enheder
Nov 03, 2018

Forståelse af virkningen af overfladefejl understøtter den forbedrede effektivitet af hybridorganiske / uorganiske solceller.

               Hybride solceller bruger en grænseflade, der omfatter lag af organiske og uorganiske materialer til at omdanne sollys til elektricitet. Zinkoxid (ZnO) er et populært valg for det uorganiske materiale, fordi det er billigt, giftfri og let tilgængeligt.

Omdannelseseffektiviteten af hybridceller med anvendelse af ZnO / organisk-donor bulk heterojunktioner er imidlertid for øjeblikket meget lav- kun 2 procent, når ZnO blandes i et organisk donormateriale. På den anden side er en anstændig 6,1 procent effektivitet nået, når ZnO anvendes som et lag sandwichet mellem en elektrode og et lag af polymer eller små molekylacceptorer.

Jean-Luc Bredas fra KAUST Solar & Photovoltaics Engineering Research Center og kollega Hong Li mistanke om, at intrinsiske mangler i ZnO er en nøglefaktor i den dårlige præstation. Ved at sammenligne forskellene i elektroniske egenskaber mellem forskellige hybridmaterialer konkluderede de, at zink ledige stillinger reducerer konverteringseffektiviteten ved at hindre ladningsadskillelsesprocessen ved grænsefladen mellem de organiske og uorganiske materialer.

Det er velkendt, at ZnO vedtager forskellige roller i bulk heterojunktioner afhængigt af typen af organisk materiale og den anvendte arkitektur. Når blandet med polymer eller små molekylære donorer såsom sexithienyl, antager ZnO rollen som en elektronacceptor: den optager eller "accepterer" elektroner og efterlader positivt ladede huller bagud i et sexithienyllag.

Når det er sandwichet mellem et elektrode og et fullerenacceptorlag, hjælper ZnO med at overføre elektronerne fra fullerenlaget til elektroden. Disse processer muliggør en effektiv omdannelse af sollys til el.

Forskerne brugte computersimuleringer til at undersøge, hvordan zink ledige stillinger på overfladen af zinkoxid påvirker disse to processer. For ZnO / sexithienyl bulk-heterojunction kan zink ledige stillinger på ZnO overfladen hindre lokal ladningstransmission ved ZnO / sexithienyl-grænsefladen og kan også forhindre effektiv ladningsseparation på grund af stærke Coulomb-interaktioner. For ZnO / Fullerene-grænsefladen påvirker sådanne ledige ikke signifikant ladningstransportprocessen.

Af disse grunde er de ZnO / organiske heterojunktioner, der hidtil er udviklet, ineffektive. Til sammenligning har zink ledige stillinger signifikant højere negative virkninger på ZnO / sexithienyl end på ZnO / fulleren-grænseflader. Resultaterne har vigtige konsekvenser for udviklingen af hybrid solceller, der har applikationer i fleksibel elektronik og bærbare enheder.

"Hvad vi lærte af vores undersøgelser er, i hvilket omfang defekter på overfladen af ledende metaloxider som ZnO bestemmer de overordnede elektroniske egenskaber og i sidste ende enhedens effektivitet," bemærkede Bredas. Han foreslog, at resultaterne viser mulige måder at forbedre solcelleffektiviteten gennem overflademodifikationer.

Et par af: Nej

Næste: MWC: Telefoner mister greb på mobil