Danski istraživači izvještavaju da tretiranje organskih solarnih ćelija baziranih na ne-fuleren akceptorima vitaminom C pruža antioksidativnu aktivnost koja ublažava degradacijske procese koji proizlaze iz izlaganja toplini, svjetlosti i kisiku. Ćelija je postigla efikasnost konverzije snage od 9,97 %, napon otvorenog kola od 0,69 V, gustinu struje kratkog spoja od 21,57 mA/cm2 i faktor punjenja od 66%.
Tim istraživača sa Univerziteta Južne Danske (SDU) nastojao je da uporedi napredak postignut u efikasnosti konverzije energije za organske solarne ćelije (OPV) napravljene sanefuleren akceptor (NFA)materijali sa poboljšanjima stabilnosti.
Tim je odabrao askorbinsku kiselinu, uobičajeno poznatu kao vitamin C, i koristio je kao pasivacijski sloj između sloja za transport elektrona (ETL) cink oksida (ZnO) i fotoaktivnog sloja u NFA OPV ćelijama napravljenim sa obrnutim slojem uređaja i slojem poluprovodnički polimer (PBDB-T:IT-4F).
Naučnici su izgradili ćeliju sa slojem indijum kalaj oksida (ITO), ZnO ETL, slojem vitamina C, apsorberom PBDB-T:IT-4F, slojem selektivnog nosača molibden oksida (MoOx) i srebrom (Ag ) metalni kontakt.
Grupa je otkrila da askorbinska kiselina proizvodi fotostabilizujući efekat, izvještavajući da antioksidativna aktivnost ublažava degradacijske procese koji nastaju izlaganjem kisiku, svjetlu i toplini. Testovi, kao što su ultraljubičasta vidljiva apsorpcija, spektroskopija impedancije, mjerenje napona i struje ovisno o svjetlosti, također su otkrili da vitamin C smanjuje fotoizbjeljivanje molekula NFA i potiskuje rekombinaciju naboja, navodi se u istraživanju.
Njihova analiza je pokazala da su, nakon 96 h kontinuirane fotodegradacije pod 1 suncem, inkapsulirani uređaji koji sadrže međusloj vitamina C zadržali 62% svoje originalne vrijednosti, dok su referentni uređaji zadržali samo 36%.
Rezultati su takođe pokazali da povećanje stabilnosti nije bilo po cenu efikasnosti. Šampionski uređaj je postigao efikasnost konverzije snage od 9,97 %, napon otvorenog kola od 0,69 V, gustinu struje kratkog spoja od 21,57 mA/cm2 i faktor punjenja od 66%. Referentni uređaji koji ne sadrže vitamin C, pokazali su efikasnost od 9,85 %, napon otvorenog kola od 0,68 V, struju kratkog spoja od 21,02 mA/cm2 i faktor punjenja od 68%.
Na pitanje o potencijalu komercijalizacije i skalabilnosti, Vida Engmann koja vodi grupu uCentar za napredne fotonaponske i tankoslojne energetske uređaje (SDU CAPE), rekao je pv magazinu: "Naši uređaji u ovom eksperimentu bili su 2,8 mm2 i 6,6 mm2, ali se mogu povećati u našoj laboratoriji roll-to-roll u SDU CAPE gdje redovno proizvodimo i OPV module."
Naglasila je da se način proizvodnje može skalirati, ističući da je međufazni sloj „jeftin spoj koji je topiv u uobičajenim rastvaračima, pa se može koristiti u procesu oblaganja rolna-na-rolna kao i ostali slojevi” u OPV ćelija.
Engmann vidi potencijal za dodatke izvan OPV-a u drugim tehnologijama ćelija treće generacije, kao što su solarne ćelije perovskita i solarne ćelije osjetljive na boje (DSSC). “Druge tehnologije bazirane na organskim/hibridnim poluvodičima, kao što su DSSC i perovskit solarne ćelije, imaju slične probleme sa stabilnošću kao i organske solarne ćelije, tako da postoji velika šansa da mogu doprinijeti rješavanju problema stabilnosti i u ovim tehnologijama”, rekla je.
Ćelija je predstavljena u radu “Vitamin C za fotostabilne organske solarne ćelije koje nisu zasnovane na fulerenima”, objavljeno uACS primijenjeni materijalni interfejsi.Prvi autor rada je Sambathkumar Balasubramanian iz SDU CAPE. Tim je uključivao istraživače sa SDU i Univerziteta Rey Juan Carlos.
Gledajući unaprijed, tim ima planove za daljnja istraživanja stabilizacijskih pristupa korištenjem prirodnih antioksidansa. "U budućnosti ćemo nastaviti istraživanje u ovom pravcu", rekao je Engmann govoreći o obećavajućem istraživanju nove klase antioksidansa.
Vrijeme objave: Jul-10-2023