Leczenie witaminą C poprawia stabilność odwróconych organicznych ogniw słonecznych

Duńscy naukowcy donoszą, że traktowanie organicznych ogniw słonecznych opartych na niefulerenowych akceptorach witaminą C zapewnia działanie antyoksydacyjne, które łagodzi procesy degradacji wynikające z narażenia na ciepło, światło i tlen. Ogniwo osiągnęło wydajność konwersji mocy 9,97%, napięcie obwodu otwartego 0,69 V, gęstość prądu zwarciowego 21,57 mA/cm2 i współczynnik wypełnienia 66%.

Zespół badaczy z Uniwersytetu Południowej Danii (SDU) starał się dorównać postępom w zakresie wydajności konwersji energii w organicznych ogniwach słonecznych (OPV) wytwarzanych przy użyciuakceptor niefulerenowy (NFA)materiały o zwiększonej stabilności.

Zespół wybrał kwas askorbinowy, powszechnie znany jako witamina C, i zastosował go jako warstwę pasywacyjną pomiędzy warstwą transportującą elektrony (ETL) tlenku cynku (ZnO) a warstwą fotoaktywną w ogniwach NFA OPV wytworzonych z odwróconej warstwy urządzenia i polimeru półprzewodnikowego (PBDB-T:IT-4F).

Naukowcy zbudowali ogniwo z warstwy tlenku indowo-cynowego (ITO), ZnO ETL, warstwy witaminy C, absorbera PBDB-T:IT-4F, selektywnej warstwy nośnikowej tlenku molibdenu (MoOx) i styku metalicznego srebra (Ag).

Grupa odkryła, że ​​kwas askorbinowy wywołuje efekt fotostabilizujący, informując, że aktywność antyoksydacyjna łagodzi procesy degradacji wynikające z narażenia na tlen, światło i ciepło. Testy, takie jak absorpcja ultrafioletowo-widzialna, spektroskopia impedancji, pomiary napięcia i prądu zależne od światła, wykazały również, że witamina C zmniejsza fotowybielanie cząsteczek NFA i tłumi rekombinację ładunku, zauważono w badaniu.

Ich analiza wykazała, że ​​po 96 godzinach ciągłej fotodegradacji w promieniowaniu 1 Słońca, zamknięte w kapsułkach urządzenia zawierające warstwę pośrednią witaminy C zachowały 62% swojej pierwotnej wartości, podczas gdy urządzenia referencyjne zachowały jedynie 36%.

Wyniki pokazały również, że wzrost stabilności nie został osiągnięty kosztem wydajności. Urządzenie mistrzowskie osiągnęło wydajność konwersji mocy na poziomie 9,97%, napięcie obwodu otwartego 0,69 V, gęstość prądu zwarciowego 21,57 mA/cm2 i współczynnik wypełnienia 66%. Urządzenia referencyjne niezawierające witaminy C wykazały wydajność 9,85%, napięcie obwodu otwartego 0,68 V, prąd zwarciowy 21,02 mA/cm2 i współczynnik wypełnienia 68%.

Na pytanie o potencjał komercjalizacji i skalowalność Vida Engmann, która kieruje grupą wCentrum Zaawansowanej Fotowoltaiki i Cienkowarstwowych Urządzeń Energetycznych (SDU CAPE), powiedział magazynowi pv magazine, „Nasze urządzenia w tym eksperymencie miały 2,8 mm2 i 6,6 mm2, ale można je skalować w naszym laboratorium roll-to-roll w SDU CAPE, gdzie regularnie wytwarzamy również moduły OPV”.

Podkreśliła, że ​​metodę produkcji można skalować, wskazując, że warstwa międzyfazowa to „niedrogi związek rozpuszczalny w zwykłych rozpuszczalnikach, dzięki czemu można jej używać w procesie powlekania typu roll-to-roll, tak jak pozostałych warstw” w ogniwie OPV.

Engmann widzi potencjał dodatków poza OPV w innych technologiach ogniw trzeciej generacji, takich jak ogniwa słoneczne perowskitowe i barwnikowe ogniwa słoneczne (DSSC). „Inne organiczne/hybrydowe technologie oparte na półprzewodnikach, takie jak DSSC i ogniwa słoneczne perowskitowe, mają podobne problemy ze stabilnością jak organiczne ogniwa słoneczne, więc istnieje duże prawdopodobieństwo, że mogą przyczynić się do rozwiązania problemów ze stabilnością również w tych technologiach” – stwierdziła.

Komórka została przedstawiona w artykule „Witamina C dla fotostabilnych organicznych ogniw słonecznych opartych na nieakceptorach fulerenów”, opublikowane wACS Zastosowane Interfejsy Materiałowe.Pierwszym autorem artykułu jest Sambathkumar Balasubramanian z SDU CAPE. W skład zespołu weszli naukowcy z SDU i Rey Juan Carlos University.

Patrząc w przyszłość, zespół planuje dalsze badania nad metodami stabilizacji przy użyciu naturalnie występujących przeciwutleniaczy. „W przyszłości będziemy kontynuować badania w tym kierunku” – powiedział Engmann, odnosząc się do obiecujących badań nad nową klasą przeciwutleniaczy.


Czas publikacji: 10-07-2023

Wyślij nam swoją wiadomość:

Napisz tutaj swoją wiadomość i wyślij ją do nas