Новое исследование, проведенное Ульсанским национальным институтом науки и технологий (UNIST), Южная Корея, представило эффективную и простую стратегию одновременного улучшения и стабилизации работы органических солнечных батарей.
Исследовательская группа, связанная с UNIST, разработала новый тип органических солнечных элементов (OSC) с эффективностью 11,6%. Этот солнечный элемент сохранил почти 80% своей первоначальной эффективности после 60-дневного длительного испытания при повышенных температурах до 120℃.
В ходе исследования исследовательская группа под руководством профессора Пака ХеСунга и профессора Чанга Дака Янга из энергетики и химической инженерии разработала эффективную и простую стратегию для одновременного улучшения и стабилизации производительности OSC путем применения небольших количеств макромолекулярной добавки к фотоактивному слою в ОСК. Это уникальный и беспрецедентный метод, в котором для контроля молекулярной массы применяется макромолекулярная добавка.
Команда сообщает, что «использование макромолекулярной добавки, представленной в этом исследовании, имеет большой потенциал для широкого применения с другими системами OSC, что ускорит коммерческую жизнеспособность фотогальванических технологий».
Органические солнечные элементы (OSC) состоят из тонких слоев органических материалов толщиной порядка 100 нанометров. Светопоглощающий материал OSC, называемый фотоактивными слоями, поглощает солнечный свет, создавая носители электрического заряда. На эффективность OSC часто влияют материалы, добавляемые к фотоактивным слоям.
В этой работе исследовательская группа представила первую демонстрацию использования хорошо известного сопряженного полимера n-типа в качестве «макромолекулярной добавки» в фотоактивный слой OSC и сообщила о значительном улучшении производительность устройства, обеспечивающая беспрецедентную эффективность преобразования энергии (PCE) 11,6% с повышенной стабильностью.
С помощью предложенного метода также продемонстрирована высокая термическая стабильность в аддитивно-модифицированных РНЦ при повышенных температурах, а также стабильность при длительной эксплуатации. Они сообщили, что стабильный PCE на уровне 80% все еще сохраняется после 60 дней длительной работы в условиях высокой температуры (120 ℃). Кроме того, используя архитектуру без ITO на гибких ПЭТ-подложках, команда успешно продемонстрировала гибкие солнечные элементы, обработанные макромолекулярной добавкой.
проф. Парк заявляет: «Благодаря своей широкой применимости и легкой доступности использование макромолекулярной добавки, представленной в этом исследовании, имеет большой потенциал для широкого применения с другими системами OSC, что ускорит коммерческую жизнеспособность фотоэлектрической технологии."
Это исследование также включает анализ оптимизации эффективности преобразования энергии в OSC, транспортных свойств носителей заряда в OSC, а также изменений в морфологии фотоактивных материалов, индуцированных макромолекулярной добавкой. Исследовательская группа объясняет улучшенные характеристики полезными изменениями в морфологии фотоактивных материалов, вызванными макромолекулярной добавкой.
проф. Ян отмечает: «Наше исследование важно для демонстрации влияния молекулярной массы (MW) на эффективность преобразования энергии (PCE) OSC».