Гибкие солнечные батареи на шаг ближе к реальности

Солнечные батареи, которые используют смеси органических молекул поглощать солнечный свет и преобразовывать его в электроэнергию, который может быть применен для изогнутых поверхностей, таких как кузов автомобиля, может быть на шаг ближе благодаря открытию, что противоречит традиционному представлению об одном из ключевых компонентов этих устройств.

Основной органический солнечный элемент состоит из тонких пленок органических полупроводников, зажатый между двумя электродами, экстракт зарядов, образующихся в органических полупроводниковых слоев к внешней цепи. Он уже давно предполагал, что 100% поверхности каждого электрода должна быть электропроводной, чтобы максимизировать эффективность извлечения заряда.

Ученые Университета Уорика обнаружили, что электроды в органических солнечных батарей на самом деле нужна только ?1% их поверхности электропроводящего чтобы быть полностью эффективным, что открывает путь к использованию композиционных материалов на границе раздела между электродами и светособирающие органических полупроводниковых слоев для повышения производительности устройства и снижения затрат. Открытие, опубликованное сегодня (11 сентября), сообщает в современных функциональных материалов.

Научный руководитель, д-р Росс Хаттон из университета по кафедре химии, сказал: «он широко предположил, что, если вы хотите оптимизировать эффективность органических солнечных элементов необходимо увеличить площадь взаимодействия электродов и органических полупроводников. Мы спросили, было ли это действительно верно».

Исследователи разработали модель электрода, что они могли бы планомерно менять поверхность, и обнаружил, что, когда как 99% его поверхности электроизоляционного электрод по-прежнему работает так же, как если 100% поверхности проводит, при условии ведения регионов не слишком далеко друг от друга.

Высокая эффективность органических солнечных элементов имеют дополнительные слои на границах раздела между электродами и светособирающие органического полупроводникового слоя, которые необходимы для оптимизации распределения света в устройства и повышения его стабильности, но также должны быть способны вести зарядов к электродам. Это трудная задача и не многие материалы отвечают всем этим требованиям.

Доктор Dinesha Dabera, пост-докторские исследователь на этом книга Воронова целевого проекта, объясняет:»этот новый находить средства композитов, диэлектриков и проводящих нано-частиц, таких как углеродные нанотрубки, графен осколки или металлические наночастицы, может иметь большой потенциал для этого, для повышения производительности устройства и снижения затрат.

«Органические солнечные батареи очень близко к коммерциализированы, но они не совсем там еще, поэтому все, что позволяет еще больше снизить затраты, а также повышение производительности поможет обеспечить это».

Доктор Хаттон, у которого будут брать интервью Серена Bashal Великобритании Молодежная коалиция по климату в рамках Британского фестиваля науки на этой неделе, объясняет: «то, что мы сделали это, чтобы продемонстрировать дизайн правило для этого типа солнечных батарей, который открывает гораздо более широкие возможности для выбора материалов в устройстве и поэтому может помочь, чтобы включить их реализации на коммерческой основе.»

Органические солнечные элементы могут быть очень экологичным, потому что они не содержат токсических элементов и может быть обработан при низкой температуре с использованием крен-к-крена осаждения, поэтому могут иметь крайне низкий углеродный след и короткий срок окупаемости энергии.

Доктор Хаттон объясняет: «Есть быстро растущие потребности для солнечных батарей, которые могут быть поддержаны на гибких подложках, которые легки и цвет-настраиваемый. Обычные кремниевые солнечные элементы являются фантастическими для крупномасштабного производства электроэнергии на солнечных фермах и крышах зданий, но они плохо соответствуют потребностям электромобилей и для интеграции в окна здания, которые уже не ниша применения. Органические солнечные батареи могут сидеть на криволинейных поверхностях, а также очень легкий и низкий профиль.

«Это открытие может помочь включить эти новые типы гибких солнечных батарей, чтобы стать коммерчески реальность рано, потому что это даст конструкторы этого класса солнечных батарей более широкий выбор в материалах, которые они могут использовать.»