Trang chủ > Tin tức > Nội dung
Hybrid Solar Cells có ứng dụng trong linh kiện điện tử và thiết bị di động
Nov 03, 2018

Hiểu được tác động của các khuyết tật bề mặt làm tăng hiệu quả của các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ / vô cơ lai.

               Các tế bào năng lượng mặt trời lai sử dụng một giao diện bao gồm các lớp vật liệu hữu cơ và vô cơ để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Kẽm oxit (ZnO) là một lựa chọn phổ biến cho các vật liệu vô cơ bởi vì nó là giá rẻ, không độc hại và có sẵn.

Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi của các tế bào mặt trời lai sử dụng các phân tử khối lượng lớn của ZnO / organic-donor hiện đang rất thấp - chỉ 2% khi ZnO được pha trộn thành một vật liệu hữu cơ. Mặt khác, hiệu suất 6,1% đã đạt được khi ZnO được sử dụng như một lớp kẹp giữa một điện cực và một lớp polymer hoặc phân tử nhỏ chấp nhận.

Jean-Luc Bredas thuộc Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Năng lượng Mặt trời và quang điện KAUST và đồng nghiệp Hong Li nghi ngờ rằng các khiếm khuyết nội tại trong ZnO là yếu tố then chốt trong hiệu suất kém. Bằng cách so sánh sự khác biệt về tính chất điện tử giữa các vật liệu lai khác nhau, họ kết luận rằng vị trí tuyển dụng kẽm làm giảm hiệu quả chuyển đổi bằng cách cản trở quá trình phân tách điện tích tại giao diện giữa vật liệu hữu cơ và vô cơ.

Người ta cũng biết rằng ZnO sử dụng các vai trò khác nhau trong các dị thể số lượng lớn tùy thuộc vào loại vật liệu hữu cơ và kiến trúc được sử dụng. Khi pha trộn với polymer hoặc các nhà tài trợ phân tử nhỏ như sexithienyl, ZnO giả định vai trò của một người nhận điện tử: nó chiếm hoặc "chấp nhận" electron và để lại các lỗ tích điện dương sau một lớp sexithienyl.

Khi kẹp giữa điện cực và lớp chấp nhận fullerene, ZnO giúp chuyển các electron từ lớp fullerene sang điện cực. Các quá trình này cho phép chuyển đổi hiệu quả ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng máy tính để kiểm tra vị trí tuyển dụng kẽm tại bề mặt của oxit kẽm tác động đến hai quá trình này. Đối với trường hợp dị ứng khối lượng ZnO / sexithienyl, vị trí tuyển dụng kẽm tại bề mặt ZnO có thể cản trở việc truyền phí cục bộ tại giao diện ZnO / sexithienyl và cũng có thể ngăn chặn sự tách biệt hiệu quả do tương tác Coulomb mạnh. Tuy nhiên, đối với giao diện ZnO / fullerene, các vị trí trống đó không tác động đáng kể đến quá trình chuyển khoản.

Vì những lý do này, các dị hinh ZnO / hữu cơ được phát triển cho đến nay là không hiệu quả. Tuy nhiên, so với vị trí tuyển dụng kẽm có tác động tiêu cực cao hơn đáng kể đến ZnO / sexithienyl so với các giao diện ZnO / fullerene. Kết quả có ý nghĩa quan trọng cho sự phát triển của các tế bào năng lượng mặt trời lai, trong đó có các ứng dụng trong linh kiện điện tử và thiết bị cầm tay linh hoạt.

"Những gì chúng tôi học được từ các cuộc điều tra của chúng tôi là mức độ khuyết tật trên bề mặt tiến hành oxit kim loại như ZnO xác định tính chất điện tử tổng thể và cuối cùng là hiệu suất thiết bị", Bredas lưu ý. Ông đề nghị những phát hiện này cho thấy những cách có thể để cải thiện hiệu quả tế bào năng lượng mặt trời thông qua các thay đổi bề mặt.

Một cặp: Miễn phí

Tiếp theo: MWC: Điện thoại mất Grip trên di động