Elastīgo saules bateriju enerģijas pārveidošanas efektivitāte ir ievērojami uzlabota!

Nesen Ķīnas Zinātņu akadēmijas Qingdao Bioenerģijas un bioprocesu tehnoloģiju institūta (QIBEBT) pētnieki uzlaboja trīskāršajās organiskajās saules baterijās (TOSC) izmantotos materiālus, panākot efektivitātes līmeni, kas līdzīgs tradicionālajām saules baterijām. Šis pētījums tika publicēts žurnālā "Advanced Materials". Organiskās fotogalvaniskās saules baterijas (OSC) ir saules bateriju veids, kas pārvērš saules gaismu elektrībā, izmantojot organiskus materiālus, parasti mazas molekulas vai polimērus, pretstatā tradicionālajām neorganiskajām saules baterijām, kurās izmanto kristālisku silīciju vai citus neorganiskus materiālus.

Viena no galvenajām organisko saules bateriju priekšrocībām ir to daudzpusība un vieglums. Tos var ražot par zemākām izmaksām, izmantojot uz risinājumiem balstītas metodes, piemēram, tintes drukāšanu, kas ļauj izmantot elastīgus ruļļus, nevis stingrus paneļus. Rezultātā tie atrod pielietojumu dažādās jomās, piemēram, sensoros, pārnēsājamos lādētājus un valkājamas elektroniskās ierīces. OSC var būt arī daļēji caurspīdīgi vai krāsaini, padarot tos estētiski pievilcīgus un piemērotus integrēšanai ēkās, logos un citās konstrukcijās.

Tomēr, salīdzinot ar neorganiskajām saules baterijām, organiskajām saules baterijām ir zemāka jaudas konversijas efektivitāte (PCE), ko TOSC cenšas uzlabot. Standarta binārās organiskās saules baterijas sastāv no donormateriāla un akceptora materiāla, taču TOSC atšķiras, jo tajā ir iekļauta trešā sastāvdaļa, kas pazīstama kā "viesmateriāls".

Šī viesu komponenta iekļaušana ir ļoti svarīga, lai uzlabotu dažādus saules bateriju veiktspējas aspektus, piemēram, mainītu šūnas iekšējo enerģijas plūsmu un optimizētu to, kā šūna pārvērš gaismu elektrībā. Viesu komponents ir īpaši svarīgs PCE palielināšanai, jo tas var paplašināt gaismas spektru, ko saules baterija var absorbēt. Izvēloties viesu materiālus, kas absorbē gaismu apgabalos, ko neaptver donoru vai akceptoru materiāli, var uzlabot šūnas kopējo gaismas absorbcijas spēju. Tas arī ļauj precīzi noregulēt jauktās plēves morfoloģiju, ietekmējot eksitona disociāciju, lādiņu veidošanos un transportēšanu.

Ņemot vērā, ka viesu komponenti var veikt vairākas dažādas darbības, to precīzā atrašanās vieta saules bateriju "sviestmaizītē" vai matricā būtiski ietekmē veiktspēju. Viesu komponentam ir trīs iespējamās pozīcijas: iegulta donora materiālā, iestrādāta akceptora materiālā vai izkliedēta donora un akceptora saskarnē, veidojot sakausējumam līdzīgas jauktas struktūras (agregātus). Tomēr līdz nesenam laikam ir bijis salīdzinoši maz eksperimentālu apsvērumu par viesu komponenta pozīciju.

Savos pētījumos zinātnieki izmantoja viesu komponentu LA1 TOSC, kas atšķiras no citiem viesu komponentu materiāliem kristāliskuma ziņā. LA1 ir mazas molekulas akceptors, un pētnieki to modificēja ar fenilalkila sānu ķēdi, funkcionālu grupu, ko parasti izmanto organiskajos materiālos fotoelektriskajām sistēmām.

LA1 modifikācija, iekļaujot fenilalkilsānu ķēdes, palielināja gan kristāliskumu, gan izlīdzināšanu, vienlaikus saglabājot pietiekamu savietojamību, kā rezultātā tika uzlabota TOSC veiktspēja.

Turklāt pētnieki kontrolēja viesu komponenta izplatību, mainot mainīgos lielumus, kas ietekmē mijiedarbību starp saimnieka un viesu komponentiem, piemēram, saimnieka / viesa saderību, virsmas enerģiju, kristālisko kinētiku un starpmolekulāro mijiedarbību. Viņi atrada sakausējumam līdzīgus agregātus lielākajā daļā viesu molekulu, kas infiltrējās un izkliedējās visā saimnieka matricā.

Šo integrēto saimniekdatora/viesa "sakausējumu" kristalīta izmēru var viegli noregulēt, lai uzlabotu lādiņa pārnesi un nomāktu lādiņu rekombināciju, kā rezultātā sākotnējais PCE pieaugums pārsniedz 15%. Pēc tam, apvienojot viesu komponentu ar Y6 sērijas akceptoriem kā galveno komponentu, tie sasniedza vēl lielāku efektivitātes pieaugumu par vairāk nekā 19%.

Pētnieki uzskata, ka viņi ir sasnieguši ievērojamus eksperimentālos panākumus, taču nākotnē ir nepieciešama labāka izpratne par šo priekšrocību pamatā esošajiem faktoriem. Viņi cer iegūt dziļāku ieskatu šajās pamatsistēmās.

Izmantojiet jauninājumu spēku, izmantojot mūsu vismodernāko litija jonu akumulatoru korpusu. Mūsu uzņēmums specializējas augstas kvalitātes akumulatoru korpusu ražošanā, kas izstrādāti, lai apmierinātu mūsdienu enerģijas ainavas prasības. Neatkarīgi no tā, vai runa ir par atjaunojamās enerģijas uzkrāšanu, elektriskiem transportlīdzekļiem vai pārnēsājamu elektroniku, mūsu akumulatoru apvalki piedāvā jūsu projektiem nepieciešamo aizsardzību, veiktspēju un precīzas inženierijas iespējas. Pievienojieties nākotnes enerģijas uzglabāšanai ar mūsu litija jonu akumulatoru korpusiem un atveriet iespēju pasauli.