Датски изследователи съобщават, че третирането на органични слънчеви клетки, базирани на нефулеренови акцептори, с витамин С осигурява антиоксидантна активност, която облекчава процесите на разграждане, произтичащи от излагане на топлина, светлина и кислород. Клетката постигна ефективност на преобразуване на мощност от 9,97%, напрежение на отворена верига от 0,69 V, плътност на тока на късо съединение от 21,57 mA/cm2 и коефициент на запълване от 66%.
Екип от изследователи от Университета на Южна Дания (SDU) се опита да постигне съответствие с напредъка, постигнат в ефективността на преобразуване на енергия за органични слънчеви клетки (OPV), направени снефулерен акцептор (NFA)материали с подобрения на стабилността.
Екипът избра аскорбинова киселина, известна като витамин С, и я използва като пасивиращ слой между цинков оксид (ZnO) електронен транспортен слой (ETL) и фотоактивния слой на NFA OPV клетки, произведени с обърнат стек от слоеве на устройства и полупроводников полимер (PBDB-T:IT-4F).
Учените са изградили клетката със слой от индий-калаен оксид (ITO), ZnO ETL, слой от витамин С, абсорбер PBDB-T:IT-4F, носител-селективен слой от молибденов оксид (MoOx) и сребро (Ag ) метален контакт.
Групата установи, че аскорбиновата киселина произвежда фотостабилизиращ ефект, съобщавайки, че антиоксидантната активност облекчава процесите на разграждане, произтичащи от излагане на кислород, светлина и топлина. Тестове, като ултравиолетово видимо поглъщане, спектроскопия на импеданса, измерване на напрежение и ток, зависимо от светлината, също разкриват, че витамин С намалява фотоизбелването на NFA молекулите и потиска рекомбинацията на заряда, отбелязва изследването.
Техният анализ показа, че след 96 часа непрекъснато фоторазграждане под 1 слънце, капсулованите устройства, съдържащи междинния слой на витамин С, запазват 62% от първоначалната си стойност, като референтните устройства запазват само 36%.
Резултатите също така показаха, че повишаването на стабилността не е за сметка на ефективността. Шампионското устройство постигна ефективност на преобразуване на мощност от 9,97%, напрежение на отворена верига от 0,69 V, плътност на тока на късо съединение от 21,57 mA/cm2 и коефициент на запълване от 66%. Референтните устройства, които не съдържат витамин С, показват ефективност от 9,85 %, напрежение на отворена верига от 0,68 V, ток на късо съединение от 21,02 mA/cm2 и коефициент на запълване от 68%.
На въпрос за потенциала за комерсиализация и мащабируемостта, Vida Engmann, която ръководи група вЦентър за модерни фотоволтаици и тънкослойни енергийни устройства (SDU CAPE), каза пред списание pv, „Нашите устройства в този експеримент бяха 2,8 mm2 и 6,6 mm2, но могат да бъдат увеличени в нашата лаборатория за ролки в SDU CAPE, където редовно произвеждаме и OPV модули.“
Тя подчерта, че производственият метод може да бъде мащабиран, като посочи, че междинният слой е „евтино съединение, което е разтворимо в обичайни разтворители, така че може да се използва в процес на нанасяне на покритие от ролка до ролка, както останалите слоеве“ в OPV клетка.
Енгман вижда потенциал за добавки отвъд OPV в други клетъчни технологии от трето поколение, като перовскитни слънчеви клетки и сенсибилизирани с багрило слънчеви клетки (DSSC). „Други технологии, базирани на органични/хибридни полупроводници, като DSSC и перовскитни слънчеви клетки, имат подобни проблеми със стабилността като органичните слънчеви клетки, така че има голям шанс те да допринесат за решаването на проблеми със стабилността и в тези технологии“, каза тя.
Клетката беше представена в статията „Витамин С за фотостабилни органични слънчеви клетки, базирани на нефулеренов акцептор”, публикуван вИнтерфейси за приложни материали на ACS.Първият автор на статията е Sambathkumar Balasubramanian от SDU CAPE. Екипът включва изследователи от SDU и университета Rey Juan Carlos.
Гледайки напред, екипът има планове за по-нататъшни изследвания на подходите за стабилизиране, използвайки естествено срещащи се антиоксиданти. „В бъдеще ще продължим да изследваме в тази посока“, каза Енгман, имайки предвид обещаващи изследвания на нов клас антиоксиданти.
Време на публикуване: 10 юли 2023 г