Японские ученые нашли способ улучшить солнечные элементы молекулами одной ориентации

Вторник, 30 Октября 2018
Японские ученые нашли способ улучшить солнечные элементы молекулами одной ориентации

Исследователи из Университета Канадзавы разработали новый метод контроля ориентации проводящих молекул в органических солнечных элементах, что привело к усиленной адсорбции света и работоспособности ячеек.

Солнечные элементы являются экономически эффективным альтернативным источником энергии. Подтип этих органических элементов использует органические полимеры внутри ячейки. Использование этих полимеров делает их легкими и повышает гибкость. Органические солнечные элементы производятся двумя различными химическими методами: сухой обработкой и влажной обработкой, причем последний является более быстрым методом. Существует несколько параметров, используемых для оценки эффективности солнечных элементов - с поглощением света  и используемой транспортировкой заряда.

Существенной проблемой со структурой органических клеток является то, что молекулы в активном органическом слое, ответственные за поглощение света и перенос заряда, имеют тенденцию сталкиваться как с краями ячеек, так и  светопоглощающей подложкой. 

Максимальное количество молекул, обращенных к субстрату, является ключом к увеличению поглощения и проводимости клетки. Ученые модифицировали метод сухой обработки для достижения такой ориентации, но с влажным методом это было невозможно. Исследовательская группа, возглавляемая Тетсуя Таймой в Университете Канадзава, первой успешно это сделала.

Они ввели слой иодида меди (CuI) между активными молекулами и субстратом. В своем исследовании они использовали пленку активных молекул под названием DRCN5T и покрывали их на смешанные подложки CuI/PEDOT: PSS (30 нм)/ индия-олово (ITO) или подложки без слоя CuI. Соотношение подложки, обращенной к молекулам DRCN5T, обращенным к краю затем сравнивали между собой. Оказалось, что ячейки, содержащие CuI, имели активные молекулы с в 10 раз более высокой ориентацией поверхности подложки наряду с улучшенным поглощением света. Исследователи связывают эту измененную ориентацию молекул с сильными химическими взаимодействиями между атомами DRCN5T и CuI. Чтобы дополнительно подтвердить это, использовали молекулы DRCN5T с массивными боковыми цепями, которые не взаимодействуют с CuI.

Это первое исследование, которое эффективно демонстрирует способ получения таких эффективных органических солнечных элементов с использованием метода влажной обработки. Помимо экономии времени, мокрый метод также приводит к увеличению площади пленки.

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе