Исследователи достигли рекордного КПД 19,31% с органическими солнечными батареями

Новости сегодня - Исследователи достигли рекордного КПД 19,31% с органическими солнечными батареями

Исследователи из Гонконгского политехнического университета (PolyU) добились прорыва в эффективности преобразования энергии (PCE) в 19,31% с помощью органических солнечных элементов (OSC), также известных как полимерные солнечные элементы. Эта замечательная бинарная эффективность OSC поможет улучшить применение этих передовых устройств солнечной энергии.

PCE, мера мощности, вырабатываемой при данном солнечном излучении, считается важным ориентиром для производительности фотогальваники (PV) или солнечных панелей в производстве электроэнергии . Повышение эффективности более чем на 19%, достигнутое исследователями ПолиУ, является рекордом для бинарных РСК, имеющих один донор и один акцептор в фотоактивном слое.

Под руководством профессора Ли Ганга, заведующего кафедрой технологии преобразования энергии, и сэра Се-Йен Чанга, профессора возобновляемых источников энергии в ПолиУ, исследовательская группа изобрела новый метод регулирования морфологии OSC с использованием 1,3,5-трихлорбензола в качестве кристаллизатора. регулятор. Этот новый метод повышает эффективность и стабильность OSC.

Команда разработала стратегию немонотонного манипулирования промежуточным состоянием (ISM) для управления морфологией OSC объемного гетероперехода (BHJ) и одновременной оптимизации динамики кристаллизации и потерь энергии OSC , не содержащих фуллерен. В отличие от стратегии использования традиционных добавок к растворителям, основанной на избыточной молекулярной агрегации в пленках, стратегия ISM способствует формированию более упорядоченной молекулярной укладки и благоприятной молекулярной агрегации. В результате был значительно увеличен PCE и уменьшены нежелательные потери на безызлучательную рекомбинацию. Примечательно, что безызлучательная рекомбинация снижает эффективность генерации света и увеличивает потери тепла.

Выводы исследовательской группы описаны в исследовании «19,3% бинарный органический солнечный элемент и низкая безызлучательная рекомбинация, обеспечиваемая немонотонным переходом в промежуточное состояние», опубликованном в Nature Communications . Преобразование солнечной энергии в электричество является важной технологией для достижения устойчивой окружающей среды. Хотя OSC являются многообещающими устройствами, которые экономично используют солнечную энергию, их эффективность необходимо повысить, если они хотят широко использоваться в практических приложениях.

Профессор Ли сказал: «Проблемы в исследованиях возникли из-за существующих методов контроля морфологии на основе добавок, которые страдают от потерь безызлучательной рекомбинации, что снижает напряжение холостого хода из-за чрезмерной агрегации». Исследовательской группе потребовалось около двух лет, чтобы разработать немонотонную стратегию ISM для повышения эффективности OSC и снижения потерь на безызлучательную рекомбинацию. Публикация исследования обещает активизировать исследования OSC.

Профессор Ли сказал: «Новое открытие сделает исследования OSC захватывающей областью, и это, вероятно, создаст огромные возможности в таких приложениях, как портативная электроника и фотоэлектрические системы, интегрированные в здания». Новая дверь откроется, когда недорогие однопереходные OSC смогут достичь PCE более 20%, наряду с более стабильной работой и другими уникальными преимуществами, такими как гибкость, прозрачность, растяжимость, малый вес и настраиваемый цвет.

Профессор Ли был признан высокоцитируемым исследователем 9 лет подряд, начиная с 2014 года, что свидетельствует о его значительном влиянии на глобальные исследования. Его новаторский вклад в исследования полимерных солнечных элементов с 2005 года оказал устойчивое влияние на развитие печатной солнечной энергии с мировым признанием.

Профессор Ли сказал: «Последнее исследование показывает рекордно низкие потери на безызлучательную рекомбинацию в 0,168 эВ в двойном РЗС с КПД более 19%. Это очень обнадеживающий результат для многолетних исследований РЗС, которые я провел. проведенных за последние два десятилетия. Мы уже добились большей эффективности OSC, и это впоследствии поможет ускорить применение солнечной энергии».

Новости партнеров: