Наука и технологии

Созданы органические фотоэлементы с рекордной производительностью

Материаловеды в Университете Эрлангена – Нюрнберга поставили новый рекорд КПД органических фотоэлементов, в которых не используются фуллерены.

Проведя несколько сложных оптимизаций, они достигли коэффициента преобразования энергии 12,25 процентов на площади в один квадратный сантиметр. Достижение такой площади было необходимо для начала производства рабочих прототипов.

В последние годы в области органических фотоэлектрических систем (ОФС) был достигнут значительный прогресс. В большинстве случаев, органические солнечные фотоэлементы состоят из двух слоёв полупроводников — один из них служит донором электронов, а другой — акцептором, или проводником электронов. В противоположность кремниевым элементам, которые получают из расплава или осаждением в вакууме, слои полимера в ОФС получаются прямым осаждением из раствора на несущую плёнку. С одной стороны, это означает сравнительно низкие производственные затраты, а с другой стороны эти гибкие модули проще применять, чем кремниевые, в стеснённых городских условиях. Длительное время фуллерены – углеродные наночастицы – считались идеальными акцепторами, однако собственные потери основанных на фуллеренах композитов значительно снижают их эффективность. Таким образом, полученный в Университете Эрлангена – Нюрнберга результат приводит к смене парадигмы в этой области. «Совместно с китайскими коллегами мы создали новую органическую молекулу, которая поглощает свет сильнее, чем фуллерены, и при этом очень долговечна», — говорит профессор Кристофер Брабек, декан факультета материаловедения.

Комплексная стандартизация

Значительные рост эффективности и надёжности означает, что печатаемые гибридные ОФС становятся пригодными для коммерческого использования. Однако, для создания прототипов, пригодных для практического применения, технология должна быть перенесена с лабораторных квадратных миллиметров на стандартную площадку в один квадратный сантиметр. «Масштабирование часто приводит к значительным потерям», — отмечает д-р Нинг Ли, материаловед на кафедре профессора Брабека. В ходе проекта, финансируемого Немецким исследовательским фондом, группа Нинг Ли в Технологическом университете Южного Китая сумели значительно снизить потери, подстраивая параметры поглощения света, уровни энергии и микроструктуру органических полупроводников. Главной целью этой оптимизации была совместимость донора и акцептора и баланс между плотностью тока и напряжением в цепи, что важно для мощности вырабатываемой энергии.

Рекордная подтверждённая производительность

«Лучше всего нашу работу можно описать на примере коробки с деталями конструктора LEGO, — говорит д-р Ли. — Наши коллеги в Китае встраивали и подгоняли отдельные молекулярные группы в структуру полимера, и каждая из этих групп влияет на определённые характеристики, важные для работы солнечных элементов. В итоге получен КПД 12,25 процентов — это рекорд для однопереходных органических фотоэлементов площадью 1 кв.см, в которых акцептор не содержит фуллеренов. Примечательно, что исследователи сумели настолько снизить потери от масштабирования, что самый высокий КПД, полученный в лаборатории на малой площади, почти достиг 13 процентов. В то же время они показали устойчивость работы элементов в отношении температуры и солнечного света.

Следующий шаг — увеличение элементов до размеров модулей, используемых на солнечной электростанции «Solar Factory of the Future» в Нюрнберге, с последующим производством работоспособных прототипов.

источник

МИР ВОКРУГ на GOOGLE PLAY

Друзья, представляем вашему вниманию наш новый проект — СЕТЬ. Здесь вы получите доступ к огромному количеству новостей и информации, после регистрации или авторизации через социальные сети, у вас появиться возможность комментировать статьи и добавлять свои источники новостей, вы также получите доступ к функциям социальной сети, таким как:

Пресса, Лента, Доска объявлений,Страницы, Чат, Видео, Музыка, Игры, Фотографии, Блоги, Группы, Хештег, События, Форумы и много других интересных функций в будущем. 

Добро пожаловать в СЕТЬ.

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s