الطلاء الجزيئي يعزز الخلايا الشمسية العضوية

الصفحة الرئيسية > صحافة > الطلاء الجزيئي يعزز الخلايا الشمسية العضوية

صنع الفريق خلية شمسية عضوية يمكن ، على عكس الخلايا الشمسية التقليدية ، إعادة تدويرها بسهولة باتباع الخطوات البسيطة الموضحة أعلاه. مقتبس من لين وآخرون. (2021)

المستخلص:
توصل باحثون في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية إلى أن طلاء القطب الكهربائي بسماكة جزيء واحد يمكن أن يعزز بشكل كبير أداء الخلية الكهروضوئية العضوية. يتفوق الطلاء على المادة الرائدة المستخدمة حاليًا لهذه المهمة وقد يمهد الطريق لتحسينات في الأجهزة الأخرى التي تعتمد على الجزيئات العضوية ، مثل الثنائيات الباعثة للضوء وأجهزة الكشف الضوئي.

يعزز الطلاء الجزيئي الخلايا الشمسية العضوية

ثول، المملكة العربية السعودية | تم النشر في 11 حزيران (يونيو) 2021

على عكس الخلايا الكهروضوئية الأكثر شيوعًا التي تستخدم السيليكون البلوري لحصاد الضوء ، تعتمد الخلايا الكهروضوئية العضوية (OPVs) على طبقة تمتص الضوء من الجزيئات القائمة على الكربون. على الرغم من أن OPVs لا يمكنها حتى الآن منافسة أداء خلايا السيليكون ، إلا أنها قد تكون أسهل وأرخص في التصنيع على نطاق واسع جدًا باستخدام تقنيات الطباعة.

عندما يدخل الضوء إلى خلية كهروضوئية ، فإن طاقته تحرر إلكترونًا سالبًا وتترك وراءها فجوة موجبة ، تُعرف بالثقب. ثم تجمع المواد المختلفة الإلكترونات والثقوب وتوجهها إلى أقطاب كهربائية مختلفة لتوليد تيار كهربائي. في OPVs ، تُستخدم مادة تسمى PEDOT: PSS على نطاق واسع لتسهيل نقل الثقوب المتولدة إلى القطب ؛ ومع ذلك ، فإن PEDOT: PSS باهظ الثمن وحامضي ويمكن أن يؤدي إلى تدهور أداء الخلية بمرور الوقت.

طور فريق جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية الآن بديلاً أفضل لـ PEDOT: PSS. يستخدمون طلاءًا أرق بكثير من جزيء نقل الثقوب يسمى Br-2PACz ، والذي يرتبط بإلكترود أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) لتشكيل طبقة جزيء واحد. حققت الخلية العضوية التي تستخدم Br-2PACz كفاءة تحويل طاقة بنسبة 18.4 بالمائة ، بينما وصلت الخلية المكافئة باستخدام PEDOT: PSS إلى 17.5 بالمائة فقط.

يقول يوانباو لين ، دكتوراه: "لقد فوجئنا كثيرًا بالفعل بتحسين الأداء". طالب وعضو في الفريق. "نعتقد أن Br-2PACz لديه القدرة على استبدال PEDOT: PSS نظرًا لتكلفته المنخفضة وأدائه العالي."

زاد Br-2PACz من كفاءة الخلية بعدة طرق. بالمقارنة مع منافستها ، فقد تسببت في مقاومة كهربائية أقل ، وتحسن نقل الفتحات ، وسمح لمزيد من الضوء بالتألق عبر طبقة الامتصاص. قام Br-2PACz أيضًا بتحسين بنية الطبقة الممتصة للضوء نفسها ، وهو تأثير قد يكون مرتبطًا بعملية الطلاء.

يمكن للطلاء تحسين إمكانية إعادة تدوير الخلية الشمسية. وجد الباحثون أنه يمكن إزالة القطب الكهربي ITO من الخلية ، وتجريده من غلافها ، ثم إعادة استخدامه كما لو كانت جديدة. في المقابل ، يخفف PEDOT: PSS سطح ITO بحيث يؤدي أداءً ضعيفًا إذا أعيد استخدامه في خلية أخرى. يقول توماس أنثوبولوس ، الذي قاد البحث: "نتوقع أن يكون لهذا تأثير كبير على اقتصاديات OPVs والبيئة".

####

لمزيد من المعلومات ، يرجى الضغط هنا

جهات الاتصال:
مايكل كوزاك

حقوق النشر © جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية

إذا كان لديك تعليق ، من فضلك اتصل بنا لنا.

جهات إصدار النشرات الإخبارية ، وليس 7th Wave، Inc. أو Nanotechnology Now ، هي المسؤولة وحدها عن دقة المحتوى.

المرجعية: