Как построить эффективные органические фотоэлементы

Органические фотоэлементы, сделанные из основанных на углерод материалов, представляют уникальные преимущества сравненные с другими технологиями фотоэлемента. Например, они могут быть изготовлены через недорогие технологии печатания, и их можно сделать полу-прозрачным с дискретными цветами, могущие понадобиться архитектурноакустически в интеграции здания. Их гибкость и низкий вес делают их идеальной для приводить датчики в действие для интернета применений вещей.

Ключевая проблема смотря на развитие органических фотоэлементов что они обычно имеют большие потери энергии.

«Мы формулировали некоторые рациональные правила дизайна для того чтобы уменьшить потери энергии в органических фотоэлементах. После этих правил, мы представляем ряд примеров с низкими потерями энергии и еффисенсиес преобразования наивысшей мощности,» говорит Фенг Гао, адъюнкт-профессора на разделении биомолекулярной и органической электроники в университете Линкопинг.

Правила дизайна, которые бросают вызов некоторые ранее, который держат идеи, были опубликованы в статье в материалах природы журнала.

Используя эти правила дизайна, органические фотоэлементы обещают уловить вверх с их конкурентами по отношению к эффективности преобразования силы, которая измеряет часть энергии в радиации солнца которая преобразована к электричеству. Теоретический предел для части энергии солнца которую можно получить в фотоэлементах около 33%. Эксперименты по лаборатории с основанными на кремни фотоэлементами достигали 25% в лучшем случае. Исследователи до настоящего времени поверили что предел для органических фотоэлементов ниже.

«Только мы теперь знаем что никакая разница -- теоретический предел это же для фотоэлементов изготовленных от кремния, перовскиты или полимеры,» говорит Олле Инганас, профессора биомолекулярной и органической электроники, университета Линкопинг.

Когда фотоны от солнца поглощены семикондуктинг полимером в фотоэлементе, электроны в оказывающем экономическую помощь материале подняты к возбужденному состоянию, и сформированы отверстия в основном состоянии к которому электроны остаются привлеченными. Отделяет эти связанные электроны и отверстия, материал акцептора добавлены, что. Однако, этот материал акцептора обычно приводит в дополнительных потерях энергии, вопросе который докучает органической общине фотоэлемента на сверх 2 десятилетия.

Статья в материалах природы представляет 2 основного правила уменьшить потери энергии для сильно эффективных органических фотоэлементов: -- Уменьшите энергию возмещенную между дарителем и компонентами акцептора. -- Убеждайтесь что компонент низко-зазора в смеси имеет высокое фотолуминессенсе.

Исследователи на 7 научно-исследовательских институтах в США, Китае и Европе совместно производили вокруг дюжины различных материалов, некоторых чего сообщите ранее и другие совершенно новы. Они использовали эти для того чтобы продемонстрировать что новая теория соглашается с экспириментально результатами, даже если она несколько несовместима с что ранее было поверено.

В дополнение к Фенг Гао, Артем Бакулин от имперского коллежа Лондона и Веасеслав Коропсеану от института технологии Грузии также соответствуя авторы статьи. Исследование было профинансировано дарами от источников в Швеции, ЕС, США и Китае, и также было унесено в пределах структуры стратегической инициативы в предварительных функциональных материалах, АФМ, в университете Линкопинг.

 ИСТОЧНИК: Сайенсе ежедневное