Dom > Vijesti > Sadržaj
Hibridne solarne ćelije imaju aplikacije u fleksibilnoj elektronici i prenosivim uređajima
Nov 03, 2018

Razumijevanje uticaja površinskih defekata podupire poboljšanu efikasnost hibridnih organskih / neorganskih solarnih ćelija.

               Hibridne solarne ćelije koriste interfejs koji sadrži slojeve organskih i neorganskih materijala za pretvaranje sunčeve svetlosti u električnu energiju. Cink oksid (ZnO) je popularan izbor za neorganski materijal jer je jeftin, netoksičan i lako dostupan.

Međutim, efikasnost konverzije hibridnih solarnih ćelija korišćenjem heteronijonskih sastojaka ZnO / organskih donatora trenutno je veoma nisko - samo 2 procenta kada se ZnO upari u organski donatorski materijal. S druge strane, postignuta je pristojna 6,1 postotna efikasnost kada se ZnO koristi kao sloj koji je postavljen između elektrode i sloja polimernih ili akceptora malih molekula.

Jean-Luc Bredas iz istraživačkog centra Solar & Photovoltaics Engineering i kolege Hong Li sumnjaju da su suštinski defekti u ZnO ključni faktor u lošim performansama. Upoređujući razlike u elektronskim osobinama između različitih hibridnih materijala, oni zaključuju da slobodna mesta cinka smanjuju efikasnost konverzije ometajući proces odvajanja punjenja na interfejsu između organskih i neorganskih materijala.

Poznato je da ZnO prihvata različite uloge u heterojuncima u velikim količinama u zavisnosti od vrste organskog materijala i korišćene arhitekture. Prilikom mešanja sa polimerom ili malom molekularnim donatorima kao što je seksitijenil, ZnO preuzima ulogu akceptora elektrona: ona uzima ili "prihvata" elektron i ostavlja pozitivno napunjene rupe u pozadini seksitijenila.

Kada se spoji između elektrode i sloja akceptora flaerene, ZnO pomaže pri prenosu elektrona iz flaerene sloja na elektrodu. Ovi procesi omogućavaju efikasnu pretvaranje sunčeve svetlosti u električnu energiju.

Istraživači su koristili kompjuterske simulacije kako bi ispitali kako prostori cinka na površini cinkovog oksida utiču na ova dva procesa. Za heterojunkciju ZnO / seksitijenilskog buloksa, praznina cinka na površini ZnO može ometati prenos lokalne zarade na interfejsu ZnO / seksitijenil i takođe može sprečiti efikasnu separaciju punjenja usled snažnih interakcija Coulomb-a. Međutim, za interfejs ZnO / fuleren takva slobodna radna mesta značajno ne utiču na proces prenosa punjenja.

Iz ovih razloga, do sada razvijene ZnO / organske heterojunkcije su neefikasne. Međutim, u poređenju s tim, prazna mesta cinka imaju znatno veći negativni uticaj na ZnO / seksitijenil nego na ZnO / fuleren interfejse. Rezultati imaju značajne implikacije za razvoj hibridnih solarnih ćelija, koji imaju primenu u fleksibilnoj elektronici i prenosnim uređajima.

"Ono što smo naučili iz naših istraživanja je u kojoj meri defekti na površini provodenja metalnih oksida kao što je ZnO određuju ukupna elektronska svojstva i na kraju efikasnost uređaja", istakao je Bredas. On je predložio da otkriće ukazuju na moguće načine poboljšanja efikasnosti solarne ćelije putem površinskih modifikacija.