Dánski vedci uvádzajú, že ošetrenie organických solárnych článkov na báze nefullerénových akceptorov vitamínom C poskytuje antioxidačnú aktivitu, ktorá zmierňuje degradačné procesy vznikajúce pri vystavení teplu, svetlu a kyslíku. Článok dosiahol účinnosť premeny energie 9,97 %, napätie naprázdno 0,69 V, hustotu skratového prúdu 21,57 mA/cm2 a faktor plnenia 66 %.
Tím výskumníkov z University of Southern Denmark (SDU) sa snažil vyrovnať pokroky dosiahnuté v účinnosti premeny energie pre organické solárne články (OPV) dosiahnuté pomocounefullerénový akceptor (NFA)materiály so zlepšenou stabilitou.
Tím vybral kyselinu askorbovú, bežne známu ako vitamín C, a použil ju ako pasivačnú vrstvu medzi vrstvou pre transport elektrónov (ETL) oxidu zinočnatého (ZnO) a fotoaktívnou vrstvou v bunkách NFA OPV vyrobených s obráteným zariadením a vrstvou. polovodičový polymér (PBDB-T:IT-4F).
Vedci vytvorili bunku s vrstvou oxidu india a cínu (ITO), ZnO ETL, vrstvou vitamínu C, absorbérom PBDB-T:IT-4F, vrstvou selektívnou pre nosiče oxidu molybdénového (MoOx) a striebornou (Ag ) kovový kontakt.
Skupina zistila, že kyselina askorbová má fotostabilizačný účinok a uvádza, že antioxidačná aktivita zmierňuje degradačné procesy vznikajúce pri vystavení kyslíku, svetlu a teplu. Testy, ako je ultrafialová viditeľná absorpcia, impedančná spektroskopia, merania napätia a prúdu závislé od svetla, tiež odhalili, že vitamín C znižuje fotobielenie molekúl NFA a potláča rekombináciu náboja, poznamenal výskum.
Ich analýza ukázala, že po 96 hodinách nepretržitej fotodegradácie pri 1 slnku si zapuzdrené zariadenia obsahujúce medzivrstvu vitamínu C zachovali 62 % svojej pôvodnej hodnoty, pričom referenčné zariadenia si zachovali iba 36 %.
Výsledky tiež ukázali, že zvýšenie stability nebolo za cenu efektívnosti. Šampiónové zariadenie dosiahlo účinnosť premeny energie 9,97 %, napätie naprázdno 0,69 V, hustotu skratového prúdu 21,57 mA/cm2 a faktor plnenia 66 %. Referenčné zariadenia neobsahujúce vitamín C vykazovali účinnosť 9,85 %, napätie naprázdno 0,68 V, skratový prúd 21,02 mA/cm2 a faktor plnenia 68 %.
Na otázku o potenciáli komercializácie a škálovateľnosti odpovedala Vida Engmannová, ktorá vedie skupinu vCentrum pre pokročilú fotovoltaiku a tenkovrstvové energetické zariadenia (SDU CAPE), povedal magazínu pv: „Naše zariadenia v tomto experimente mali 2,8 mm2 a 6,6 mm2, ale dajú sa zväčšiť v našom laboratóriu roll-to-roll v SDU CAPE, kde tiež pravidelne vyrábame OPV moduly.“
Zdôraznila, že výrobnú metódu možno škálovať, pričom poukázala na to, že medzifázová vrstva je „nenákladná zlúčenina, ktorá je rozpustná v bežných rozpúšťadlách, takže ju možno použiť v procese nanášania z rolky na rolku ako ostatné vrstvy“ v OPV bunka.
Engmann vidí potenciál pre aditíva nad rámec OPV v iných technológiách článkov tretej generácie, ako sú perovskitové solárne články a solárne články citlivé na farbivo (DSSC). „Iné technológie na báze organických/hybridných polovodičov, ako sú DSSC a perovskitové solárne články, majú podobné problémy so stabilitou ako organické solárne články, takže existuje veľká šanca, že môžu prispieť k riešeniu problémov so stabilitou aj v týchto technológiách,“ uviedla.
Bunka bola prezentovaná v novinách „Vitamín C pre fotostabilné organické solárne články na báze nefullerénových akceptorov,“ uverejnené vRozhrania aplikovaného materiálu ACS.Prvým autorom článku je Sambathkumar Balasubramanian z SDU CAPE. Tím zahŕňal výskumníkov z SDU a Rey Juan Carlos University.
Pri pohľade do budúcnosti má tím plány na ďalší výskum stabilizačných prístupov s použitím prirodzene sa vyskytujúcich antioxidantov. "V budúcnosti budeme pokračovať v skúmaní týmto smerom," povedal Engmann s odkazom na sľubný výskum novej triedy antioxidantov.
Čas odoslania: 10. júl 2023