曲がりくねった太陽電池が現実に一歩近づく

曲がりくねった太陽電池が現実に一歩近づく

これらのデバイスの重要なコンポーネントの1つについての従来の考え方に挑戦する発見のおかげで、私たちは湾曲した表面に進むことができる柔軟な太陽電池に一歩近づくことができると研究者は報告しています。

基本的な有機太陽電池は、有機半導体層で生成された電荷を外部回路に抽出する2つの電極の間に挟まれた有機半導体の薄膜で構成されています。 電荷抽出の効率を最大化するには、各電極の表面の100%が導電性である必要があると長い間考えられてきました。

科学者は、有機太陽電池の電極が実際に表面積の〜1%だけが導電性であると完全に効果的であることを発見しました。これにより、電極と集光の間の界面にさまざまな複合材料を使用することができますデバイスの性能を改善し、コストを削減する有機半導体層。

「有機太陽電池の性能を最適化するには、電極と有機半導体間の界面の面積を最大化する必要があると広く想定されています。 本当にそうかどうか尋ねました」と、ワーウィック大学の化学部のロス・ハットンは言います。

研究者は、表面の表面積を体系的に変更できるモデル電極を開発し、その表面の99%が電気的に絶縁されている場合、電極がまだ機能し、表面の100%が導電性である場合、地域はそれほど離れていません。

高性能有機太陽電池には、電極と集光性有機半導体層との界面に追加の透明層があり、これはデバイス内の配光を最適化し、安定性を向上させるために不可欠ですが、電極に電荷を伝導できる必要があります。 これは難しい注文であり、多くの材料がこれらの要件のすべてを満たしていません。

「この新しい発見は、絶縁体とカーボンナノチューブ、グラフェンフラグメント、金属ナノ粒子などの導電性ナノ粒子の複合体がこの目的に大きな可能性を秘めていることを意味し、デバイス性能の向上またはコストの削減を実現します」

有機太陽電池 商用化に非常に近いものですが、まだまだ完全ではありません。したがって、パフォーマンスを改善しながらコストをさらに削減できるものはすべて、それを可能にするのに役立ちます。」

「私たちが行ったのは、このタイプの太陽電池の設計ルールを実証することです。これにより、デバイスの材料選択の可能性が大きく広がり、商業的に実現できるようになります」とハットンは言います。

有機太陽電池は、毒性元素を含まず、ロールツーロール堆積を使用して低温で処理できるため、環境に非常に優しい可能性があります。そのため、カーボンフットプリントが非常に低く、エネルギー回収時間が短くなります。

「軽量で色調整可能な柔軟な基板でサポートできる太陽電池のニーズが急増しています」とハットンは言います。 「従来のシリコン太陽電池は、ソーラーファームや建物の屋根での大規模な発電には最適ですが、電気自動車のニーズや、ニッチアプリケーションではなくなった建物の窓への統合にはあまり適していません。 有機太陽電池は曲面に設置でき、非常に軽量で薄型です。

「この発見により、これらの新しいタイプの柔軟な太陽電池は、このクラスの太陽電池の設計者が使用できる材料により多くの選択肢を与えるため、より早く商業的な現実になる可能性があります。」

作品は 高度機能材料.

この研究へのサポートは、Leverhulme Trustから提供されました。

ソース: ウォリック大学

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