Haza > Hírek > Tartalom
A hibrid napelemek alkalmazása rugalmas elektronikában és hordozható eszközökben
Nov 03, 2018

A felületi hibák hatásának megértése alapja a hibrid szerves / szervetlen napelemek hatékonyságának növelése.

               A hibrid napelemek olyan felületet használnak fel, amely szerves és szervetlen anyagokat tartalmaz a napfény villamos energiává történő átalakítására. A cink-oxid (ZnO) népszerű választás a szervetlen anyag számára, mivel olcsó, nem toxikus és könnyen hozzáférhető.

A hibrid napelemek konverziós hatékonysága azonban ZnO / szerves-donor ömlesztett heterogyökök alkalmazásával jelenleg nagyon alacsony - 2%, ha a ZnO-t szerves donor anyagba keverjük. Másrészről, tisztességes 6,1 százalékos hatékonyságot értek el, amikor a ZnO-t rétegként használják egy elektród és egy polimer vagy kis molekulájú akceptorok között.

Jean-Luc Bredas a KAUST Solar & Photovoltaic Engineering Research Centertől és kollégájától, Hong Li gyanúja szerint a ZnO belső hibái kulcsfontosságú szerepet játszanak a rossz teljesítményben. A különböző hibrid anyagok közötti elektronikus tulajdonságok közötti különbségek összehasonlításával arra a következtetésre jutottak, hogy a cink-üresedések csökkentik a konverziós hatékonyságot, mivel megakadályozzák a töltéselkülönítési folyamatot a szerves és a szervetlen anyagok közötti felületen.

Köztudott, hogy a ZnO különféle szerepet tölt be ömlesztett heterogyökökben, attól függően, hogy milyen típusú szerves anyagot és felhasznált szerkezetet használnak. Ha polimerrel vagy kis molekulájú donorokkal, mint pl. A szexitienilel keveredik, a ZnO feltételezi az elektron-akceptor szerepét: felveszi vagy "elfogad" az elektronokat, és pozitívan töltött lyukakat hagy maga után egy nemetvesztites rétegben.

Ha az elektróda és a fullerén akceptor réteg között helyezkedik el, a ZnO segíti az elektronok átvitelét a fullerénrétegtől az elektródáig. Ezek a folyamatok lehetővé teszik a napfény elektromos áramká való átalakítását.

A kutatók számítógépes szimulációkat alkalmaztak annak megvizsgálására, hogy a cink-oxid felületén milyen cink-ürítések hatnak a két folyamatra. A ZnO / sexithienyl bulk heterojunction esetében a ZnO felületén lévő cink-üresedések gátolhatják a helyi töltésátadást a ZnO / sexithienyl felületen, és megakadályozhatják a hatékony Coulomb kölcsönhatások miatt a hatékony töltéselkülönítést. Azonban a ZnO / fullerene interfész esetében az üresedések nem befolyásolják jelentősen a töltésátadási folyamatot.

Ezekből az okból kifolyólag az eddig kifejlesztett ZnO / szerves heterojunciók nem hatékonyak. Összehasonlításképpen azonban a cinkben betöltött állások jelentősen nagyobb negatív hatással vannak a ZnO / sexithienylre, mint a ZnO / fullerene interfészeken. Az eredmények fontos szerepet játszanak a hibrid napelemek fejlesztésében, amelyek rugalmas elektronikában és hordozható eszközökben alkalmazhatók.

"Amit megtudtunk a vizsgálatainkból, hogy mekkora hibák vannak a fémoxidok, mint például a ZnO áramlásának felületén, meghatározzák a teljes elektronikai tulajdonságokat és végső soron a készülék hatékonyságát" - jegyezte meg Bredas. Azt javasolta, hogy az eredmények arra utalnak, hogyan lehetne javítani a napelemek hatékonyságát felületi módosítások révén.

Egy pár: nem

Következő: MWC: A mobiltelefonok elvesztik a tapadást