Mājas > Jaunumi > Saturs
Hibrīdie saules bateriju elementi ir piemēroti elastīgai elektronikai un pārnēsājamām ierīcēm
Nov 03, 2018

Izpratne par virsmas defektu ietekmi pamatojas uz hibrīdu organisko / neorganisko saules bateriju efektivitātes uzlabošanos.

               Hibrīda saules baterijas izmanto saskarni, kas satur organisko un neorganisko materiālu slāņus, lai saules gaismu pārvērstu par elektrību. Cinka oksīds (ZnO) ir populāra neorganisko materiālu izvēle, jo tā ir lēta, netoksiska un viegli pieejama.

Tomēr hibrīdu saules bateriju pārveidošanas efektivitāte, kurā izmanto ZnO / organisko donoru liela apjoma heterogēnu savienojumu, pašlaik ir ļoti zema - tikai 2 procenti, ja ZnO tiek sajaukts ar organisko donoru materiālu. No otras puses, pienācīga 6,1 procentu efektivitāte ir sasniegta, ja ZnO tiek izmantots kā slānis, kas ievietots starp elektrodu un polimēra vai mazo molekulu akceptoru slāni.

Jean-Luc Bredas no KAUST Solar & Photovoltaics Inženierpētniecības centra un kolēģis Hong Li ir pārliecināts, ka būtiskie ZnO trūkumi ir galvenais faktors sliktā veiktspējā. Salīdzinot elektronisko īpašību atšķirības starp dažādiem hibrīdiem materiāliem, viņi secināja, ka cinka vakances samazina konversijas efektivitāti, kavējot šķidruma atdalīšanas procesu saskarē starp organiskajiem un neorganiskajiem materiāliem.

Ir labi zināms, ka ZnO izmanto dažādas lomas lielapjoma heterosaukumos atkarībā no izmantotā organiskā materiāla veida un arhitektūras. Ja to sajauc ar polimēru vai mazmolekulāriem donoriem, piemēram, sexitienilu, ZnO uzņem elektronu akceptora lomu: tas aizņem vai "pieņem" elektronus un atstāj pozitīvi uzlādējamas caurumus, kas atrodas aiz sextienilu slāņa.

Kad tas ir nostiprināts starp elektrodu un fullerēna akceptoru, ZnO palīdz pārnest elektronus no fullerēna slāņa uz elektrodu. Šie procesi ļauj efektīvi pārveidot saules gaismu elektroenerģijā.

Pētnieki izmantoja datoru simulācijas, lai pārbaudītu, kā cinka vakcīnas cinka oksīda virsmā ietekmē šos divus procesus. ZnO / sexitienilu tilpuma heterokompetenijai ZnO virsmas cinka vakances var kavēt vietējo lādiņu pārnesi ZnO / sexitienīla saskarnē un var arī novērst efektīvu lādiņu atdalīšanu spēcīgas kūlombijas mijiedarbības dēļ. Tomēr ZnO / fullerēna saskarnes gadījumā šādas vakances ievērojami neietekmē maksas pārneses procesu.

Šo iemeslu dēļ līdz šim izstrādātās ZnO / organiskās heteroizdzības ir neefektīvas. Salīdzinājumam, tomēr cinka vakcīnām ir ievērojami lielāka negatīva ietekme uz ZnO / sexitienilu nekā uz ZnO / fullerēna saskarnēm. Rezultāti lielā mērā ietekmē hibrīdu saules bateriju, kuras izmanto elastīgas elektroniskās ierīces un pārnēsājamas ierīces, attīstību.

"Kā mēs uzzinājām no mūsu pētījumiem, cik lielā mērā defekti pie metāla oksīdu, piemēram, ZnO, vadīšanas virsmas, nosaka kopējās elektroniskās īpašības un galu galā ierīces efektivitāti," atzīmē Bredas. Viņš ierosināja, ka rezultāti rāda iespējamos veidus, kā uzlabot saules bateriju efektivitāti, izmantojot virsmas modifikācijas.