Onderzoekers onthullen moleculen die organische zonnecellen een turbolading kunnen geven
van Riko Seibo
Tsinghua, Japan (SPX) 28 februari 2024
In een baanbrekende studie gepubliceerd in Nano Research op 6 februari heeft een team van onderzoekers een revolutionair molecuul onthuld, 3PNIN, ontworpen als een propeller, dat belooft de efficiëntie van organische zonnecellen (OSC's) aanzienlijk te verbeteren. Deze vooruitgang zou een cruciale verschuiving kunnen betekenen in de duurzame energiesector, vooral in de ontwikkeling en toepassing van OSC’s.
OSC's worden geroemd vanwege hun lichtgewicht, flexibele en potentieel kosteneffectieve productie in vergelijking met traditionele op silicium gebaseerde zonnecellen. Ondanks hun voordelen hebben OSC's met uitdagingen te maken gehad, vooral op het gebied van kathode-interfacematerialen (CIM's). CIM's zijn cruciaal voor een efficiënte ladingsoverdracht tussen de kathode en de actieve laag in OSC's, en beïnvloeden rechtstreeks de energieconversie-efficiëntie (PCE) van de cellen. Tot nu toe is de evolutie van CIM's achtergebleven, waardoor het volledige potentieel van OSC-verbeteringen wordt belemmerd.
De studie richt zich op de introductie van twee propellervormige isomeren, 3PNIN en 3ONIN, die dezelfde molecuulformule delen maar verschillen in de rangschikking van hun eindstandige groepen. Deze structurele variatie maakt verschillende intermoleculaire interacties mogelijk, die een aanzienlijke invloed hebben op de functionaliteit van CIM's en bijgevolg op de fotovoltaïsche prestaties van OSC's.
Professor Minghua Huang, een vooraanstaand auteur van de studie, benadrukte het belang van OSC’s in het hedendaagse landschap van hernieuwbare energie. Volgens Huang zijn “OSC’s steeds bekender geworden, gekenmerkt door hun etherische architectuur, semi-transparantie, kosteneffectieve productie en schaalbare gedrukte assemblage, wat een nieuw tijdperk inluidt in het aandrijven van flexibele draagbare technologieën.” De komst van 3PNIN en 3ONIN vertegenwoordigt een aanzienlijke sprong voorwaarts in het aanpakken van de al lang bestaande efficiëntie-uitdagingen van OSC's.
Uit tests bleek dat de twee verbindingen vanwege hun configuraties diepgaand verschillende effecten uitoefenen op de functionaliteit van CIM's. 3PNIN, met zijn meer vlakke moleculaire structuur, zorgt ervoor dat de eindafgedekte groepen vlakker kunnen liggen in vergelijking met 3ONIN, wat leidt tot verbeterde elektronenmobiliteit en geleidbaarheid. Dit structurele voordeel resulteert erin dat OSC-apparaten behandeld met 3PNIN een PCE van 17.73% bereiken, wat de 16.82% overtreft die wordt bereikt met met 3ONIN behandelde apparaten.
De implicaties van dit onderzoek reiken verder dan de onmiddellijke verbeteringen in de OSC-efficiëntie. 3PNIN belooft niet alleen thermisch stabiele apparaten te creëren, maar opent ook de deur naar verdere verfijningen in de OSC-technologie, waardoor mogelijk de toegankelijkheid en efficiëntie van hernieuwbare energiebronnen wordt vergroot. Dergelijke vooruitgang zou een aanzienlijke impact kunnen hebben op het bredere landschap van hernieuwbare energie en organische elektronica.
Bij de gezamenlijke inspanning achter dit onderzoek waren Hao Liu, Jilei Jiang, Shuixing Dai, Xianbiao Hou en Minghua Huang van de School of Materials Science and Engineering aan de Ocean University of China betrokken; Liangmin Yu van de Open Studio for Marine Corrosion and Protection bij het Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology; Xu Zhang en Ke Gao van het Science Center for Material Creation and Energy Conversion aan het Institute of Frontier and Interdisciplinaire Wetenschap aan de Shandong Universiteit; en Heqing Jiang van het Qingdao Key Laboratory of Functional Membrane Material and Membrane Technology aan de Chinese Academie van Wetenschappen.
Deze studie biedt niet alleen een veelbelovend traject om de efficiëntie van OSC's te verbeteren, maar onderstreept ook de cruciale rol van de moleculaire structuur bij het bevorderen van hernieuwbare energietechnologieën.
Onderzoeksrapport:Propellervormige NI-isomeren van kathode-grensvlakmateriaal voor efficiënte organische zonnecellen
Gerelateerde Links
Tsinghua University
Alles over zonne-energie op SolarDaily.com
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.solardaily.com/reports/Researchers_unveil_molecules_that_could_turbocharge_organic_solar_cells_999.html
