خلايا شمسية عضوية عالية الكفاءة مُجهزة بالمذيبات الخضراء
Dec 03, 2021
تتطور الخلايا الشمسية العضوية بسرعة ، وتتمتع الخلايا الشمسية المنتجة في المختبرات حاليًا بأقصى كفاءة للطاقة تزيد عن 18٪. تقيس كفاءة الطاقة مقدار الطاقة في ضوء الشمس التي يتم تحويلها إلى طاقة مفيدة في الخلايا الشمسية. يعتبر حد كفاءة الخلايا الشمسية العضوية حوالي 24٪.
يتمثل أحد التحديات في جعل الخلايا الشمسية العضوية مستقرة بدرجة كافية لتعمل لمدة عشر سنوات أو أكثر. التحدي الآخر هو أن الخلايا الشمسية المصنوعة في محاليل تحتوي على مذيبات سامة ونقاط غليان منخفضة نسبيًا يمكن أن تحصل على أعلى طاقة. يمكن أن تسبب نقطة الغليان المنخفضة مشاكل في عملية التصنيع لأن المحلول يتبخر قليلاً بسرعة كبيرة. سيؤدي استخدام نقطة غليان أعلى ومذيبات أكثر صداقة للبيئة على الفور إلى انخفاض كفاءة الطاقة. هذه مشكلة يحاول الباحثون في جميع أنحاء العالم حلها.
تم حل هذه المشكلات الآن في مشروع مشترك بقيادة باحثين من جامعة Linköping في السويد وجامعة Suzhou في الصين.
لقد نجحوا في تصنيع خلايا شمسية تستخدم محاليل درجة غليان عالية لا تحتوي على أي مكونات سامة ولها كفاءة في استخدام الطاقة تزيد عن 17٪. بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر الوحدة الشمسية الخضراء المعالجة بالمذيبات بمساحة 36 سنتيمترًا مربعًا كفاءة تحويل طاقة تزيد عن 14٪. هذه هي أعلى كفاءة لوحدة خلايا شمسية عضوية بمساحة نشطة تزيد عن 20 سم 2 حتى الآن. يتمتع هذان الاختراقان بأهمية كبيرة لتحقيق اختراقات تجارية واسعة النطاق في تكنولوجيا الخلايا الشمسية العضوية.
قال Zhang Rui ، زميل ما بعد الدكتوراه بالتعاون مع البروفيسور Gao Feng من قسم الإلكترونيات والمواد الضوئية بجامعة Linköping:&مثل ؛ يمكن الآن استخدام نتائج أبحاثنا لتصنيع الخلايا الشمسية العضوية للاستخدام في الهواء الطلق على نطاق أوسع .&مثل ؛
وظائف الخلايا الشمسية العضوية تتحسن تدريجياً. عندما يمتص متبرع أشباه الموصلات العضوية ضوء الشمس على شكل فوتونات ، فإن الحالة المثارة&مثل ؛ لقد تكون. تقفز الإلكترونات إلى مستويات طاقة أعلى وتخلق ثقوبًا عند مستويات طاقة أقل ، ومع ذلك ، فإنها لا تزال تنجذب. لا يتم تحرير الإلكترونات بالكامل ، ولا يتم إنشاء تيار ضوئي. أجرى الباحثون تجارب وقاموا بإضافة مواد مختلفة تقبل الإلكترونات ، وبالتالي تحريرها لتوليد تيار ضوئي.
قبل بضع سنوات ، طور الباحثون الصينيون نوعًا جديدًا من المواد المقبولة تسمى Y6 ، والتي يمكن أن توفر كفاءة عالية للخلايا الشمسية العضوية.
تم الآن إنجاز العمل الموصوف في المنشور المشترك للعثور على جزيء ضيف يسمى BTO ، والذي يضمن تكديس جزيئات Y6 في الخلية الشمسية بطريقة محكمة ومستقرة في المذيب الأخضر ، والتي يمكن أن تولد تيارًا ضوئيًا. فعالة. يمكن أن تؤدي إضافة BTO أيضًا إلى تصنيع خلايا شمسية أكبر بكفاءة.
& مثل ؛ تضع استراتيجيتنا قواعد تصميم واضحة لتحسين التفاعل بين المتبرع العضوي والمستقبل في الخليط متعدد المكونات ، وتفي بالمتطلبات الرئيسية للتطوير المستقبلي للتكنولوجيا الكهروضوئية العضوية ،&" قال البروفيسور لي ياوين من جامعة سوشو.
