Jak vyrobit účinné organické solární články

Jak zakoncentrovat akumulátorovou kyselinu sírovou (Smět 2019).

Anonim

Organické solární články vyrobené z materiálů na bázi uhlíku představují jedinečné výhody ve srovnání s jinými technologiemi solárních článků. Například mohou být vyráběny pomocí levných technologií tisku a lze je vyrobit poloprůhledné s volitelnými barvami, které lze architektonicky použít při integraci budov. Jejich flexibilita a nízká hmotnost z nich činí ideální pro napájení snímačů pro použití v internetových aplikacích.

Klíčovou výzvou pro vývoj organických solárních článků je to, že obvykle mají velké energetické ztráty. Nyní 25 výzkumníků ze sedmi výzkumných ústavů vypracovalo pravidla pro navrhování vysoce účinných organických solárních článků. Výzkum je veden Feng Gao, docent na Linkoping University ve Švédsku.

"Vypracovali jsme nějaká racionální pravidla pro návrh, abychom minimalizovali ztráty energie v organických solárních článcích." Podle těchto pravidel uvádíme řadu příkladů s nízkými energetickými ztrátami a vysokou účinností konverze výkonu, "říká Feng Gao, docentka divize Biomolecular and Organická elektronika na Linkoping University.

Pravidla designu, která napadají některé dříve myšlenky, byly zveřejněny v článku v prestižním časopise Nature Materials.

Při používání těchto konstrukčních pravidel slibují organické solární články, aby se vyrovnali se svými konkurenty, pokud jde o účinnost přeměny energie, která měří zlomek energie v slunečním záření, které se přeměňuje na elektřinu. Teoretická mezní hodnota pro zlomek sluneční energie, kterou lze získat v solárních článcích, je kolem 33 procent. Laboratorní pokusy s solárními články na bázi křemíku dosáhly v nejlepším případě 25 procent. Výzkumníci dosud věřili, že limit pro organické solární články je nižší.

"Ale nyní víme, že neexistuje žádný rozdíl - teoretická mez je stejná pro solární články vyrobené z křemíku, perovskitů nebo polymerů, " říká Olle Inganas, profesor biomolekulární a organické elektroniky v Linkopingově univerzitě.

Když jsou fotony ze slunce absorbovány polovodičovým polymerem ve sluneční buňce, elektrony v donorovém materiálu jsou zvednuty do vzrušeného stavu a v základním stavu jsou vytvořeny otvory, na které elektrony zůstávají přitahovány. Za účelem oddělení těchto vázaných elektronů a otvorů se přidá akceptorový materiál. Tento akceptorový materiál však obvykle způsobuje další energetické ztráty, což je problém, který znepokojuje komunitu organických solárních článků po více než dvě desetiletí.

Článek v přírodních materiálech uvádí dvě základní pravidla pro minimalizaci energetických ztrát u vysoce účinných organických solárních článků:

  • Minimalizujte energetický posun mezi donorskými a akceptačními komponentami.
  • Ujistěte se, že složka s nízkou mezerou ve směsi má vysokou fotoluminiscenci.

Výzkumníci sedmi výzkumných ústavů v USA, Číně a Evropě společně vytvořili asi tucet materiálů, z nichž některé byly již dříve hlášeny a jiné, které jsou zcela nové. Použili je k prokázání toho, že nová teorie souhlasí s experimentálními výsledky, i když je poněkud neslučitelná s tím, co bylo předtím uvěřeno.

menu
menu