Výzkumníci dosahují rekordní účinnosti 19,31 % s organickými solárními články
Výzkumníci z Hong Kong Polytechnic University (PolyU) dosáhli průlomové účinnosti přeměny energie (PCE) 19,31 % s organickými solárními články (OSC), také známými jako polymerní solární články. Tato pozoruhodná binární účinnost OSC pomůže zlepšit aplikace těchto pokročilých solárních energetických zařízení.
PCE, míra energie generované daným slunečním zářením, je považována za významný standard pro výkon fotovoltaiky (PV) nebo solárních panelů při výrobě energie. Zlepšená účinnost o více než 19 %, které bylo dosaženo výzkumníky PolyU, představuje rekord pro binární OSC, které mají ve fotoaktivní vrstvě jeden donor a jeden akceptor.
Vědecký tým pod vedením prof. Li Ganga, vedoucího profesora technologie přeměny energie a profesora sira Sze-Yen Chunga v oblasti obnovitelné energie na PolyU, vynalezl novou techniku regulace morfologie OSC pomocí 1,3,5-trichlorbenzenu jako krystalizace. regulátor. Tato nová technika zvyšuje efektivitu a stabilitu OSC.
Tým vyvinul nemonotonickou strategii manipulace se zprostředkovaným stavem (ISM) pro manipulaci s morfologií OSC objemové heteropřechody (BHJ) a současně optimalizaci dynamiky krystalizace a ztráty energie nefullerenových OSC. Na rozdíl od strategie používání tradičních aditiv rozpouštědel, která je založena na nadměrné molekulární agregaci ve filmech, strategie ISM podporuje tvorbu uspořádanějšího molekulárního vrstvení a příznivé molekulární agregace. V důsledku toho byl PCE značně zvýšen a nežádoucí ztráta neradiační rekombinací byla snížena. Je pozoruhodné, že neradiační rekombinace snižuje účinnost generování světla a zvyšuje tepelné ztráty.
Zjištění výzkumného týmu jsou popsána ve studii „19,3 % Binary Organic Solar Cell and Low Non-Radiative Recombination Enabled by Non-Monotonic Intermediate State Transition“ publikované v Nature Communications. Přeměna sluneční energie na elektřinu je základní technologií pro dosažení udržitelného životního prostředí. Ačkoli OSC jsou slibná zařízení, která využívají solární energii nákladově efektivně, jejich účinnost se musí zlepšit, pokud mají být široce používány v praktických aplikacích.
Prof. Li řekl: "Výzvy ve výzkumu přišly ze stávajících aditivních referenčních metod řízení morfologie, které trpí neradiační rekombinační ztrátou, čímž se snižuje napětí naprázdno kvůli nadměrné agregaci." Výzkumnému týmu trvalo asi dva roky, než navrhl nemonotonickou strategii ISM pro zvýšení účinnosti OSC a snížení neradiační rekombinační ztráty. Zveřejnění studie slibuje oživení výzkumu OSC.
Prof. Li řekl: "Nové zjištění udělá z výzkumu OSC vzrušující oblast, což pravděpodobně vytvoří obrovské příležitosti v aplikacích, jako je přenosná elektronika a fotovoltaické systémy integrované do budov." Nové dveře se otevřou, když nízkonákladové OSC s jedním spojem mohou dosáhnout PCE přes 20 %, spolu se stabilnějším výkonem a dalšími jedinečnými výhodami, jako je flexibilita, průhlednost, roztažitelnost, nízká hmotnost a laditelná barva.
Prof. Li byl od roku 2014 9 let v řadě uznáván jako vysoce citovaný výzkumník, což svědčí o jeho významném vlivu na globální výzkum. Jeho průkopnické příspěvky k výzkumu polymerních solárních článků od roku 2005 přinesly udržitelný vliv na vývoj tisknutelné solární energie s celosvětovým uznáním.
Profesor Li řekl: "Nejnovější studie ukazuje rekordně nízkou neradiační rekombinační ztrátu 0,168 eV v binárním OSC s PCE přes 19%. Již jsme dosáhli lepší účinnosti OSC, což následně pomůže urychlit aplikace solární energie.“
