Danske forskere rapporterer, at behandling af ikke-fulleren-acceptor-baserede organiske solceller med C-vitamin giver en antioxidantaktivitet, der lindrer de nedbrydningsprocesser, der opstår ved eksponering for varme, lys og ilt. Cellen opnåede en effektkonverteringseffektivitet på 9,97 %, en tomgangsspænding på 0,69 V, en kortslutningsstrømtæthed på 21,57 mA/cm2 og en fyldningsfaktor på 66 %.
Et team af forskere fra Syddansk Universitet (SDU) søgte at matche de fremskridt, der sker inden for energikonverteringseffektiviteter til organiske solceller (OPV) lavet medikke-fulleren acceptor (NFA)materialer med stabilitetsforbedringer.
Holdet udvalgte ascorbinsyre, almindeligvis kendt som vitamin C, og brugte det som et passiveringslag mellem et zinkoxid (ZnO) elektrontransportlag (ETL) og det fotoaktive lag i NFA OPV-celler fremstillet med en omvendt enhedslagsstabel og en halvledende polymer (PBDB-T:IT-4F).
Forskerne byggede cellen med et indiumtinoxid (ITO) lag, ZnO ETL, vitamin C laget, PBDB-T:IT-4F absorberen, et molybdænoxid (MoOx) bærerselektivt lag og et sølv (Ag) ) metalkontakt.
Gruppen fandt ud af, at ascorbinsyren frembringer en fotostabiliserende effekt, og rapporterer, at antioxidantaktivitet lindrer de nedbrydningsprocesser, der opstår ved eksponering for ilt, lys og varme. Tests, såsom ultraviolet-synlig absorption, impedansspektroskopi, lysafhængige spændings- og strømmålinger, afslørede også, at C-vitamin reducerer fotoblegningen af NFA-molekyler og undertrykker ladningsrekombinationen, bemærkede forskningen.
Deres analyse viste, at efter 96 timers kontinuerlig fotonedbrydning under 1 sol, bibeholdt de indkapslede enheder, der indeholdt C-vitamin-mellemlaget 62 % af deres oprindelige værdi, mens referenceenhederne kun beholdt 36 %.
Resultaterne viste også, at stabilitetsgevinsterne ikke kom til at koste effektiviteten. Mesterapparatet opnåede en effektkonverteringseffektivitet på 9,97 %, en tomgangsspænding på 0,69 V, en kortslutningsstrømtæthed på 21,57 mA/cm2 og en fyldningsfaktor på 66 %. Referenceenhederne, der ikke indeholdt vitamin C, udviste 9,85 % effektivitet, en tomgangsspænding på 0,68V, en kortslutningsstrøm på 21,02 mA/cm2 og en fyldningsfaktor på 68 %.
På spørgsmålet om kommercialiseringspotentiale og skalerbarhed svarede Vida Engmann, der leder en gruppe påCenter for avancerede solceller og tyndfilmsenergienheder (SDU CAPE), fortalte pv magazine, "Vores enheder i dette eksperiment var 2,8 mm2 og 6,6 mm2, men kan skaleres op i vores roll-to-roll laboratorium på SDU CAPE, hvor vi også regelmæssigt fremstiller OPV-moduler."
Hun understregede, at fremstillingsmetoden kan skaleres, og påpegede, at grænsefladelaget er en "billig forbindelse, der er opløselig i sædvanlige opløsningsmidler, så den kan bruges i en rulle-til-rulle-belægningsproces som resten af lagene" i en OPV-celle.
Engmann ser potentiale for additiver ud over OPV i andre tredjegenerations celleteknologier, såsom perovskit-solceller og farvefølsomme solceller (DSSC). "Andre organiske/hybride halvleder-baserede teknologier, såsom DSSC og perovskit-solceller, har lignende stabilitetsproblemer som organiske solceller, så der er en god chance for, at de også kan bidrage til at løse stabilitetsproblemer i disse teknologier," sagde hun.
Cellen blev præsenteret i papiret "C-vitamin til fotostabile ikke-fulleren-acceptor-baserede organiske solceller", udgivet iACS Applied Material Interfaces.Den første forfatter til papiret er SDU CAPEs Sambathkumar Balasubramanian. Holdet omfattede forskere fra SDU og Rey Juan Carlos University.
Når vi ser fremad, har holdet planer om yderligere forskning i stabiliseringsmetoder ved hjælp af naturligt forekommende antioxidanter. "I fremtiden vil vi fortsætte med at undersøge i denne retning," sagde Engmann med henvisning til lovende forskning i en ny klasse af antioxidanter.
Indlægstid: Jul-10-2023