Oczekuje się, że ogniwa słoneczne z mieszanki polimerów odegrają ważną rolę w przejściu na technologie czystej energii, ponieważ można je łatwo wytwarzać w elastycznych arkuszach na dużą skalę. Jednak jego wydajność pozostaje w tyle za bardziej tradycyjnymi krzemowymi alternatywami, a także innymi organicznymi ogniwami słonecznymi.
Ogniwa słoneczne z mieszanki polimerów są tworzone przez połączenie dwóch przetworników polimerów, które zestalają się w film na elektrodzie w postaci zachodzących na siebie sieci, rodzaj „separacji faz”. Udowodniono, że wprowadzenie rozpuszczalników do roztworu polimeru zwiększa wydajność ogniw słonecznych z mieszanką polimerów. Jednak dokładny proces stojący za tą optymalizacją nie jest w pełni zrozumiały. Teraz, w badaniu opublikowanym niedawno w Materiały polimerowe stosowane ACSW tym artykule naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii Nara zbadali mechanizm poprawy wydajności za pomocą optycznej mikroskopii sił atomowych (PC-AFM). Oczekuje się, że ich wyniki pomogą przyspieszyć szerokie zastosowanie polimerowych ogniw słonecznych.
„Eksperymentalna natura zwiększenia wydajności za pośrednictwem rozpuszczalnika utrudniła poprawę wydajności całkowicie polimerowych ogniw słonecznych, więc pilnie potrzebne było lepsze zrozumienie procesu” – wyjaśnia starszy autor Hiroaki Benten. „W tym celu wykorzystaliśmy PC-AFM do zbadania nanostruktur, które wspierają poprawę wydajności”.
PC-AFM to zaawansowana technologia mikroskopii, która umożliwia dokładne wizualizowanie prądów optycznych w skali nanometrycznej. Naukowcy odkryli, że śladowe dodatki rozpuszczalników poprawiły konwersję energii i gęstość fotoprądu ogniwa słonecznego z całej mieszanki polimerowej nawet o współczynnik ~3 poprzez poprawę uporządkowania i krystalizacji mikrostruktury polimeru w ogniwie słonecznym bez uszkadzania oddzielonej fazy . Struktura.
Pomiary spektroskopii absorpcyjnej dodatkowo potwierdziły, że dodatki śladowe poprawiły uporządkowanie w mikrostrukturach polimerów. Tworząc sieć, która skutecznie przenosi ładunki optyczne na elektrodę zewnętrzną, zwiększa się strumień fotoprądu.
„Odkryliśmy, że lokalne prądy optyczne zostały zoptymalizowane, do pewnego stopnia, na przykład podczas tworzenia nowej autostrady prądu ładowania, przy zachowaniu skali separacji faz, co ma kluczowe znaczenie dla funkcjonalności urządzenia” – mówi współautor Masakazu Nakamura. „Wierzymy, że te spostrzeżenia będą miały szerokie zastosowanie w ogniwach słonecznych z pełną mieszanką polimerów, a nie tylko w tych opartych na naszym wyborze polimerów”.
Oczekuje się, że wyniki badania będą ważne dla poprawy wydajności wszystkich ogniw słonecznych z mieszanką polimerów. Mamy nadzieję, że wykorzystując wyniki do ograniczenia prób i błędów laboratoryjnych, naukowcy będą w stanie przyspieszyć trwające działania na rynku, przybliżając nas o krok do wysokowydajnych ogniw słonecznych, które są przyjazne dla środowiska i łatwe do masowej produkcji.
Źródło historii:
Materiał Wstęp do Instytut naukowo-techniczny Nara. Uwaga: Treść można modyfikować w zależności od stylu i długości.
„Nieuleczalny myśliciel. Miłośnik jedzenia. Subtelnie czarujący badacz alkoholu. Zwolennik popkultury”.
More Stories
Ding! Christopher Ward ogłasza nowe Bel Canto
Najlepszą reklamą podczas wydarzenia Apple Mac była bezpłatna aktualizacja pamięci RAM dla MacBooka Air
Startup zajmujący się obserwacją Ziemi wychodzi z zapomnienia z 12 milionami dolarów