Danski istraživači izvješćuju da tretiranje organskih solarnih ćelija koje se ne temelje na akceptoru fulerena vitaminom C osigurava antioksidacijsku aktivnost koja ublažava degradacijske procese koji proizlaze iz izloženosti toplini, svjetlu i kisiku. Ćelija je postigla učinkovitost pretvorbe snage od 9,97 %, napon otvorenog kruga od 0,69 V, gustoću struje kratkog spoja od 21,57 mA/cm2 i faktor punjenja od 66 %.
Tim istraživača sa Sveučilišta južne Danske (SDU) pokušao je uskladiti napredak postignut u učinkovitosti pretvorbe energije za organske solarne ćelije (OPV) napravljene sakceptor nefulerena (NFA)materijali s poboljšanom stabilnošću.
Tim je odabrao askorbinsku kiselinu, općenito poznatu kao vitamin C, i upotrijebio je kao pasivni sloj između sloja za prijenos elektrona (ETL) cinkovog oksida (ZnO) i fotoaktivnog sloja u NFA OPV stanicama proizvedenim s invertiranim slojem slojeva uređaja i poluvodički polimer (PBDB-T:IT-4F).
Znanstvenici su izgradili ćeliju sa slojem indij kositar oksida (ITO), ZnO ETL, slojem vitamina C, PBDB-T:IT-4F apsorberom, slojem molibden oksida (MoOx) selektivnim nosačem i srebrom (Ag ) metalni kontakt.
Grupa je otkrila da askorbinska kiselina proizvodi fotostabilizirajući učinak, izvješćujući da antioksidativna aktivnost ublažava degradacijske procese koji proizlaze iz izloženosti kisiku, svjetlu i toplini. Ispitivanja, kao što su ultraljubičasto-vidljiva apsorpcija, spektroskopija impedancije, mjerenje napona i struje ovisno o svjetlu, također su otkrili da vitamin C smanjuje fotoizbjeljivanje NFA molekula i potiskuje rekombinaciju naboja, navedeno je u istraživanju.
Njihova je analiza pokazala da su, nakon 96 sati kontinuirane fotodegradacije pod 1 Suncem, inkapsulirani uređaji koji sadrže međusloj vitamina C zadržali 62% svoje izvorne vrijednosti, dok su referentni uređaji zadržali samo 36%.
Rezultati su također pokazali da dobitak stabilnosti nije došao po cijenu učinkovitosti. Šampionski uređaj postigao je učinkovitost pretvorbe snage od 9,97 %, napon otvorenog kruga od 0,69 V, gustoću struje kratkog spoja od 21,57 mA/cm2 i faktor punjenja od 66 %. Referentni uređaji koji ne sadrže vitamin C pokazali su učinkovitost od 9,85 %, napon otvorenog kruga od 0,68 V, struju kratkog spoja od 21,02 mA/cm2 i faktor punjenja od 68 %.
Na pitanje o potencijalu komercijalizacije i skalabilnosti, Vida Engmann, koja vodi grupu uCentar za napredne fotonaponske i tankoslojne energetske uređaje (SDU CAPE), rekao je za pv magazin, "Naši uređaji u ovom eksperimentu bili su 2,8 mm2 i 6,6 mm2, ali se mogu povećati u našem laboratoriju za rolu na rolu u SDU CAPE gdje također redovito proizvodimo OPV module."
Naglasila je da se proizvodna metoda može skalirati, ističući da je međufazni sloj "jeftin spoj koji je topiv u uobičajenim otapalima, tako da se može koristiti u procesu premazivanja od valjka do valjka kao i ostali slojevi" u OPV stanica.
Engmann vidi potencijal za aditive izvan OPV-a u drugim tehnologijama ćelija treće generacije, kao što su perovskitne solarne ćelije i solarne ćelije osjetljive na boju (DSSC). "Druge tehnologije temeljene na organskim/hibridnim poluvodičima, kao što su DSSC i perovskitne solarne ćelije, imaju slične probleme sa stabilnošću kao organske solarne ćelije, tako da postoji dobra šansa da mogu pridonijeti rješavanju problema stabilnosti i u tim tehnologijama", izjavila je.
Ćelija je predstavljena u radu “Vitamin C za fotostabilne organske solarne ćelije na bazi ne-fuleren akceptora”, objavljeno uACS sučelja primijenjenih materijala.Prvi autor rada je Sambathkumar Balasubramanian iz SDU CAPE. Tim je uključivao istraživače sa SDU i Sveučilišta Rey Juan Carlos.
Gledajući unaprijed, tim ima planove za daljnja istraživanja stabilizacijskih pristupa korištenjem prirodnih antioksidansa. "U budućnosti ćemo nastaviti s istraživanjem u ovom smjeru", rekao je Engmann govoreći o obećavajućem istraživanju nove klase antioksidansa.
Vrijeme objave: 10. srpnja 2023