Блестящие крыши с солнечными панелями на крышах жилых, коммерческих и промышленных зданий вскоре могут приобрести новый вид благодаря углеродным органический солнечный элемент или OSC. Тонкость и гибкость частично объясняют, почему OSCS могут быть лучшей альтернативой традиционным элементам на основе кремния.
Но не все OSC созданы равными. Те, что основаны на нефуллерене-акцепторы, или NFAs, в настоящее время было обнаружено, что они эффективно вырабатывают электроэнергию даже при относительно низком смещении в 0,1 эВ. По сравнению с обычными типами на основе фуллеренов, OSCS на основе NFA обеспечивают значительно более высокую эффективность преобразования энергии.
"Затем мы спросили себя, как это было достигнуто, и какие материалы нам нужно было бы разработать, чтобы получить низкое смещение", - говорит Ясунари Тамаи из KyotoU, чья команда сделала открытие.
Традиционно сочетание так называемых p-тип полимеры с n-тип производные фуллерена были предпочтительными полупроводниками, используемыми в OSCS, также называемых органическая фотовольтаика, или ОПВС. Разница в уровнях энергии, или смещение, более чем на 0,3 эВ обычно считается необходимой для запуска фотоэлектрического преобразования. Эти обычные полимеры могут обеспечить эффективность преобразования энергии до 10-11%.
Тамаи добавляет: "С другой стороны, большое смещение также снижает напряжение разомкнутой цепи. Эффективное преобразование мощности требует компромисса между электрическим током и напряжением в виде низкого смещения."
Иногда наилучшие решения можно найти, мысля нестандартно, или, в данном случае, изменив мышление: избавившись от фуллерена.
Недавно было обнаружено, что OSC на основе NFA генерируют эффективные свободные носители даже со смещением всего на 0,1 эВ, превосходя обычные OSC на основе фуллерена на впечатляющие десять процентов или более.
Команда использовала спектроскопия переходного поглощения чтобы отслеживать генерацию свободных носителей с течением времени. Подобно тому, как лыжник-слаломист скользит вниз по склону от ворот к воротам, расслабленные заряды свободно передаются вниз по энергетическому каскаду, созданному в солнечных элементах.
"Мы надеемся, что наше исследование поможет приблизить мир к практическому применению технологии органических солнечных элементов дляj практически неисчерпаемого источника энергии нашего солнца", - заключает Тамаи.
Комментарии