Zespół naukowców z kilku uczelni wyższych w Hongkongu przeprowadził badania nad zmodyfikowanym składem chemicznym organicznych ogniw słonecznych. O wynikach dowiadujemy się z artykułu w periodyku Nature Communications. Okazuje się, że zmiana akceptora na selenowy dużo zmienia w jakości pracy wynalazku.
Czytaj też: Doczekaliśmy się cudu. Te ogniwa są tańsze od zwykłych paneli słonecznych o 70 proc.
Organiczne ogniwa słoneczne (OSC) pod wieloma względami są atrakcyjniejsze od krzemowych paneli słonecznych. Przede wszystkim ich koszt budowy jest zdecydowanie mniejszy. OSC zbudowane są ze związków na bazie węgla i przypominają w formie kawałek plastiku. Dzięki tym cechom można jest wytwarzać w dowolnych kształtach. Ponadto są one wysoce rozciągliwe oraz przezroczyste. Ostatnia cecha na pewno zadowoli te osoby, które nie chcą by instalacje fotowoltaiczne szpeciły krajobraz otoczenia. OSC są w stanie działać niemal niezauważenie.
Zamiast krzemowych paneli słonecznych może organiczne ogniwa?
Niestety nie wszystko jest takie świetne, jak się mówi. Organiczne moduły wciąż charakteryzują się małą odpornością na działanie czynników zewnętrznych, krótką żywotnością i niską stabilnością strukturalną. Dzięki działaniom uczonych z Hongkongu i zastosowaniu selenu w warstwie akceptora ta sytuacja może się zmienić.
Czytaj też: Pożar paneli słonecznych – ile masz czasu na ucieczkę? Mniej niż na czytanie tego tekstu
Konstruując nowy prototyp OSC, uzyskano model z wyższą sprawnością konwersji energii. Wyniosła ona 18,4 proc., co dla tej klasy jest bardzo wysoką wartością. Naukowcy donoszą także o wyższym poziomie przenikalności elektrycznej w materiale. Akceptor na bazie selenu wykazał szybszą rekombinację ładunków po setkach pikosekund od wzbudzenia.
Jak wyglądała finalna struktura urządzenia? Podłoże osadzono z tlenku indu i cyny (ITO), na nią „nałożono” warstwę PEDOT: PSS, następnie organiczną warstwę aktywną, a dalej materiał transportujący elektrony (ETL) zbudowany ze związku o skrócie PNDIT-F3N. Zewnętrzny styk skonstruowano ze srebra.
Czytaj też: Podkręcili jakość paneli słonecznych, stosując specjalną technikę. Co z tego wyszło?
Oczywiście to nie koniec badań na nowym typem organicznych paneli słonecznych. Uczeni planują kontynuować prace nad optymalizacją struktury molekularnej, zwiększeniem przenikalności elektrycznej oraz kontrolowaniem jej zachowania w trakcie działania ogniwa. Nie brzmi to jak zapowiedź rychłego wprowadzenia technologii na rynek detaliczny czy hurtowy – bardziej na perspektywę wielu lat badań laboratoryjnych. Niemniej to dzięki nim za jakiś czas otrzymamy wyjątkowo mocny i stabilny produkt fotowoltaiczny.
