BEIJING-Китайските учени са постигнали пробив в областта на органичните слънчеви клетки, предоставяйки нови идеи за материалното проектиране на междуфазни слоеве и полагане на основата за мащабно търговско приложение на органични слънчеви клетки.
Проучването, ръководено от екип от професор Хуанг Хуй и доцент Кай Юнхао от Университета на Китайската академия на науките, е публикувано в Международния академичен журнал Nature Materials.
В сравнение с неорганичните слънчеви клетки, органичните слънчеви клетки се отличават с леки, обработваемост на разтвора и присъща механична гъвкавост, което позволява производство на ултратин, огъване и подвижни устройства, подходящи за гъвкава електроника, носена технология и интегрирани с изграждане фотоволтаици.
Освен това те демонстрират по-голям потенциал за използване на зелени разтворители и биоразградими материали, което ги прави силни кандидати за екологично управление на жизнения цикъл, от производство до край на рециклирането в бъдеще.
Ефективността на конверсия на мощността на органичните слънчеви клетки обаче остава на сравнително ниско ниво. „Едно от основните предизвикателства е представянето на междуфазния слой катод“, каза Кай.
Използването на традиционни единични междуфазни материали е изправено пред проблеми като недостатъчна проводимост, тежка рекомбинация на заряда и лоша морфология на тънките филми, ограничавайки подобренията в ефективността на устройството и стабилността, добави тя.
За да се справи с това предизвикателство, изследователският екип предложи иновативна органична/неорганична стратегия за „двойно-компонентна синергия“.
Те интегрираха органични и неорганични материали по проектиран начин за постигане на функционална допълнение и взаимна армировка, като колективно позволяват междуфазна производителност, превъзхождаща тази на еднокомпонентните системи. Това сътрудничество се простира извън физическото смесване, за да се подчертае координираната оптимизация на структурната конфигурация, електронните свойства и механизмите за взаимодействие.
Тази стратегия значително намалява плътността на дефектите, повишената проводимост и равномерността на филма на междуфазния слой, като по този начин оптимизира извличането на заряда и ефективността на транспорта и ефективно потиска рекомбинацията на заряда.
Въз основа на този нов материал органичната слънчева клетка, разработена от екипа, постигна лабораторна ефективност от 21 процента, като сертифицираната му ефективност достига 20,8 процента, като постави нов рекорд за най -висока сертифицирана ефективност в тази област.
„Двукомпонентната стратегия за синергия също демонстрира широка приложимост, когато се съчетава с различни основни интерфейсни материали“, каза CAI.
Според CAI, новият материал е идеално подходящ за гъвкави фотоволтаични устройства, което позволява носеща електроника, интелигентен текстил и преносими зарядни устройства, за да задоволят критичната си нужда от ултра-лека и гъвкави източници на енергия.
Със своята отлична фотостабилност и механична сила, този интерфейсен материал показва голям потенциал за осигуряване на енергийно снабдяване в аерокосмическото пространство, безпилотни летателни апарати и екстремни среди, каза тя и добави, че осигурява решение за бъдещи изследвания и развитие на устойчивата енергия в космоса и специалните индустриални области.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта
