Pin mặt trời hữu cơ hiệu quả cao được xử lý bằng dung môi xanh
Dec 03, 2021
Pin mặt trời hữu cơ đang phát triển nhanh chóng và pin mặt trời được sản xuất trong các phòng thí nghiệm hiện có hiệu suất năng lượng tối đa trên 18%. Hiệu suất năng lượng đo lường mức năng lượng trong ánh sáng mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng hữu ích trong pin mặt trời. Giới hạn hiệu suất của pin mặt trời hữu cơ được coi là xấp xỉ 24%.
Một thách thức là tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ đủ ổn định để hoạt động trong mười năm hoặc hơn. Một thách thức khác là pin mặt trời được làm trong dung dịch có chứa dung môi độc hại và nhiệt độ sôi tương đối thấp có thể thu được năng lượng cao nhất. Điểm sôi thấp có thể gây ra sự cố trong quá trình sản xuất vì dung dịch bay hơi quá nhanh. Việc sử dụng các dung môi có nhiệt độ sôi cao hơn, thân thiện với môi trường hơn sẽ ngay lập tức dẫn đến hiệu quả sử dụng năng lượng thấp hơn. Đây là một vấn đề mà các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang cố gắng giải quyết.
Những vấn đề này hiện đã được giải quyết trong một dự án chung do các nhà nghiên cứu từ Đại học Linköping ở Thụy Điển và Đại học Tô Châu ở Trung Quốc dẫn đầu.
Họ đã sản xuất thành công pin mặt trời sử dụng dung dịch có nhiệt độ sôi cao, không chứa bất kỳ thành phần độc hại nào và có hiệu suất năng lượng hơn 17%. Ngoài ra, mô-đun năng lượng mặt trời được xử lý bằng dung môi xanh có diện tích 36 cm vuông cho thấy hiệu suất chuyển đổi điện năng hơn 14%. Đây là hiệu suất cao nhất của mô-đun pin mặt trời hữu cơ có diện tích hoạt động hơn 20 cm2 cho đến nay. Hai đột phá này có ý nghĩa to lớn đối với những đột phá thương mại quy mô lớn trong công nghệ pin mặt trời hữu cơ.
Zhang Rui, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ cộng tác với Giáo sư Gao Feng từ Khoa Điện tử và Vật liệu Quang tử của Đại học Linköping, cho biết:" Kết quả nghiên cứu của chúng tôi hiện có thể được sử dụng để sản xuất pin mặt trời hữu cơ sử dụng ngoài trời ở quy mô lớn hơn ."
Các chức năng của pin mặt trời hữu cơ đang dần hoàn thiện. Khi ánh sáng mặt trời ở dạng photon bị chất bán dẫn hữu cơ hấp thụ, trạng thái kích thích"" được hình thành. Các electron nhảy lên mức năng lượng cao hơn và tạo ra các lỗ trống ở mức năng lượng thấp hơn, tuy nhiên, chúng vẫn bị hút. Các electron không được giải phóng hoàn toàn, và không có dòng quang nào được tạo ra. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm và họ đã thêm các vật liệu nhận khác nhau chấp nhận các điện tử, do đó giải phóng chúng để tạo ra dòng quang.
Một vài năm trước, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một loại vật liệu tiếp nhận mới được gọi là Y6, có thể mang lại hiệu quả cao cho pin mặt trời hữu cơ.
Công việc được mô tả trong ấn phẩm chung hiện đã đạt được để tìm ra một phân tử khách gọi là BTO, đảm bảo rằng các phân tử Y6 trong pin mặt trời được xếp chồng lên nhau một cách chặt chẽ và ổn định trong dung môi màu xanh lục, có thể tạo ra dòng quang. Có hiệu quả. Thêm BTO cũng có thể sản xuất hiệu quả các pin mặt trời có diện tích lớn hơn.
& quot; Chiến lược của chúng tôi đặt ra các quy tắc thiết kế rõ ràng để tối ưu hóa sự tương tác giữa người cho và người nhận hữu cơ trong hỗn hợp nhiều thành phần và đáp ứng các yêu cầu chính cho sự phát triển trong tương lai của công nghệ quang điện hữu cơ," Giáo sư Li Yaowen của Đại học Soochow cho biết.
