Датські дослідники повідомляють, що обробка органічних сонячних елементів на основі неакцепторів фуллерену вітаміном С забезпечує антиоксидантну дію, яка пом’якшує деградаційні процеси, що виникають під впливом тепла, світла та кисню. Комірка досягла ефективності перетворення потужності 9,97 %, напруги холостого ходу 0,69 В, щільності струму короткого замикання 21,57 мА/см2 і коефіцієнта заповнення 66 %.
Команда дослідників з Університету Південної Данії (SDU) прагнула відповідати прогресу, досягнутому в ефективності перетворення електроенергії для органічних сонячних елементів (OPV), виготовлених за допомогоюнефулереновий акцептор (NFA)матеріали з покращеною стабільністю.
Команда вибрала аскорбінову кислоту, широко відому як вітамін С, і використала її як пасивуючий шар між шаром транспортування електронів (ETL) оксиду цинку (ZnO) і фотоактивним шаром клітин NFA OPV, виготовлених за допомогою стека шарів інвертованого пристрою та напівпровідниковий полімер (PBDB-T:IT-4F).
Вчені побудували комірку з шаром оксиду індію і олова (ITO), ZnO ETL, шаром вітаміну С, поглиначем PBDB-T:IT-4F, шаром із селективним носієм оксиду молібдену (MoOx) і сріблом (Ag). ) металевий контакт.
Група виявила, що аскорбінова кислота виробляє фотостабілізуючий ефект, повідомляючи, що антиоксидантна активність пом'якшує деградаційні процеси, що виникають під впливом кисню, світла та тепла. Тести, такі як поглинання в ультрафіолетовому діапазоні, спектроскопія імпедансу, світлозалежні вимірювання напруги та струму, також показали, що вітамін С зменшує фотовідбілювання молекул NFA та пригнічує рекомбінацію заряду, зазначається в дослідженні.
Їхній аналіз показав, що після 96 годин безперервної фотодеградації під 1 сонцем інкапсульовані пристрої, що містять проміжний шар вітаміну С, зберегли 62% від початкової вартості, а еталонні пристрої зберегли лише 36%.
Результати також показали, що підвищення стабільності не відбулося за рахунок ефективності. Пристрій-чемпіон досяг ефективності перетворення потужності 9,97 %, напруги холостого ходу 0,69 В, щільності струму короткого замикання 21,57 мА/см2 і коефіцієнта заповнення 66 %. Еталонні пристрої, що не містять вітаміну С, продемонстрували ефективність 9,85 %, напругу холостого ходу 0,68 В, струм короткого замикання 21,02 мА/см2 і коефіцієнт заповнення 68 %.
На запитання про потенціал комерціалізації та масштабованість Віда Енгманн, яка очолює групу вЦентр вдосконаленої фотоелектричної техніки та тонкоплівкових енергетичних пристроїв (SDU CAPE), сказав журналу pv: «Наші пристрої в цьому експерименті мали 2,8 мм2 і 6,6 мм2, але їх можна збільшити в нашій лабораторії SDU CAPE, де ми також регулярно виготовляємо модулі OPV».
Вона підкреслила, що метод виробництва можна масштабувати, зазначивши, що міжфазний шар — це «недорога сполука, яка розчиняється у звичайних розчинниках, тому її можна використовувати в процесі нанесення покриття з рулону на рулон, як і решта шарів» у клітина OPV.
Крім OPV, Енгманн бачить потенціал для добавок в інших технологіях клітин третього покоління, таких як перовскітні сонячні батареї та сенсибілізовані до барвника сонячні батареї (DSSC). «Інші технології на основі органічних/гібридних напівпровідників, такі як DSSC і перовскітні сонячні батареї, мають подібні проблеми зі стабільністю, як і органічні сонячні батареї, тому є хороший шанс, що вони також можуть сприяти вирішенню проблем стабільності в цих технологіях», — заявила вона.
Осередок був представлений у статті «Вітамін С для фотостабільних органічних сонячних елементів на основі нефулеренових акцепторів”, опублікована вІнтерфейси прикладних матеріалів ACS.Першим автором статті є Самбаткумар Баласубраманян з SDU CAPE. До команди увійшли дослідники з SDU та Університету короля Хуана Карлоса.
Заглядаючи на майбутнє, у команди є плани щодо подальших досліджень підходів до стабілізації з використанням природних антиоксидантів. «У майбутньому ми збираємося продовжувати дослідження в цьому напрямку», — сказав Енгманн, маючи на увазі багатообіцяючі дослідження нового класу антиоксидантів.
Час публікації: 10 липня 2023 р