Forscher enthüllen Moleküle, die organische Solarzellen aufladen könnten
von Riko Seibo
Tsinghua, Japan (SPX), 28. Februar 2024
In einer bahnbrechenden Studie, die am 6. Februar in Nano Research veröffentlicht wurde, hat ein Forscherteam ein revolutionäres Molekül namens 3PNIN vorgestellt, das wie ein Propeller gestaltet ist und die Effizienz organischer Solarzellen (OSCs) deutlich steigern soll. Dieser Fortschritt könnte einen entscheidenden Wandel im Sektor der erneuerbaren Energien bedeuten, insbesondere in der Entwicklung und Anwendung von OSCs.
OSCs werden für ihre leichte, flexible und im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen auf Siliziumbasis möglicherweise kostengünstige Produktion gefeiert. Trotz ihrer Vorteile standen OSCs vor Herausforderungen, insbesondere im Bereich der Kathodengrenzflächenmaterialien (CIMs). CIMs sind für den effizienten Ladungstransfer zwischen der Kathode und der aktiven Schicht in OSCs von entscheidender Bedeutung und beeinflussen direkt die Leistungsumwandlungseffizienz (PCE) der Zellen. Bisher hinkte die Entwicklung von CIMs hinterher und behinderte so das volle Potenzial der OSC-Fortschritte.
Die Studie konzentriert sich auf die Einführung zweier propellerförmiger Isomere, 3PNIN und 3ONIN, die die gleiche Molekülformel haben, sich aber in der Anordnung ihrer Endgruppen unterscheiden. Diese strukturelle Variation ermöglicht unterschiedliche intermolekulare Wechselwirkungen, die die Funktionalität von CIMs und folglich die photovoltaische Leistung von OSCs erheblich beeinflussen.
Professor Minghua Huang, einer der Hauptautoren der Studie, betonte die Bedeutung von OSCs in der heutigen Landschaft der erneuerbaren Energien. Laut Huang „haben OSCs an Bedeutung gewonnen und zeichnen sich durch ihre ätherische Architektur, Halbtransparenz, kostengünstige Produktion und skalierbare gedruckte Baugruppe aus und läuten eine neue Ära in der Bereitstellung flexibler tragbarer Technologien ein.“ Die Einführung von 3PNIN und 3ONIN stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Bewältigung der seit langem bestehenden Effizienzherausforderungen von OSCs dar.
Tests ergaben, dass die beiden Verbindungen aufgrund ihrer Konfiguration völlig unterschiedliche Auswirkungen auf die Funktionalität von CIMs haben. 3PNIN ermöglicht aufgrund seiner planareren Molekülstruktur, dass seine endverkappten Gruppen im Vergleich zu 3ONIN flacher liegen, was zu einer verbesserten Elektronenmobilität und Leitfähigkeit führt. Dieser strukturelle Vorteil führt dazu, dass mit 3PNIN behandelte OSC-Geräte einen PCE von 17.73 % erreichen und damit die 16.82 % übertreffen, die mit 3ONIN-behandelten Geräten erreicht wurden.
Die Implikationen dieser Forschung gehen über die unmittelbaren Verbesserungen der OSC-Effizienz hinaus. 3PNIN verspricht nicht nur die Entwicklung thermisch stabiler Geräte, sondern öffnet auch die Tür zu weiteren Verfeinerungen der OSC-Technologie, wodurch möglicherweise die Zugänglichkeit und Effizienz erneuerbarer Energiequellen verbessert wird. Solche Fortschritte könnten erhebliche Auswirkungen auf die breitere Landschaft der erneuerbaren Energien und der organischen Elektronik haben.
An der gemeinsamen Anstrengung hinter dieser Forschung waren Hao Liu, Jilei Jiang, Shuixing Dai, Xianbiao Hou und Minghua Huang von der School of Materials Science and Engineering der Ocean University of China beteiligt; Liangmin Yu vom Open Studio for Marine Corrosion and Protection am Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology; Xu Zhang und Ke Gao vom Science Center for Material Creation and Energy Conversion am Institute of Frontier and Interdisciplinary Science der Shandong University; und Heqing Jiang vom Qingdao Key Laboratory of Functional Membrane Material and Membrane Technology an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
Diese Studie bietet nicht nur einen vielversprechenden Weg zur Steigerung der Effizienz von OSCs, sondern unterstreicht auch die entscheidende Rolle der Molekülstruktur bei der Weiterentwicklung erneuerbarer Energietechnologien.
Forschungsbericht:Propellerförmige NI-Isomere von Kathodengrenzflächenmaterial für effiziente organische Solarzellen
Verwandte Links
Tsinghua University
Alles über Solarenergie bei SolarDaily.com
- SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
- PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
- PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
- PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
- PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
- Quelle: https://www.solardaily.com/reports/Researchers_unveil_molecules_that_could_turbocharge_organic_solar_cells_999.html
