Danski raziskovalci poročajo, da obdelava organskih sončnih celic, ki niso na osnovi akceptorja fulerena, z vitaminom C zagotavlja antioksidativno aktivnost, ki blaži razgradne procese, ki izhajajo iz izpostavljenosti toploti, svetlobi in kisiku. Celica je dosegla učinkovitost pretvorbe moči 9,97 %, napetost odprtega tokokroga 0,69 V, gostoto toka kratkega stika 21,57 mA/cm2 in faktor polnjenja 66 %.
Skupina raziskovalcev z Univerze južne Danske (SDU) je poskušala uskladiti napredek pri učinkovitosti pretvorbe energije za organske sončne celice (OPV), izdelane znefuleren akceptor (NFA)materiali z izboljšano stabilnostjo.
Ekipa je izbrala askorbinsko kislino, splošno znano kot vitamin C, in jo uporabila kot pasivacijsko plast med plastjo za prenos elektronov (ETL) cinkovega oksida (ZnO) in fotoaktivno plastjo v celicah NFA OPV, izdelanih z obrnjenim skladom plasti naprave in polprevodniški polimer (PBDB-T:IT-4F).
Znanstveniki so zgradili celico s plastjo indij-kositrovega oksida (ITO), ZnO ETL, plastjo vitamina C, absorberjem PBDB-T:IT-4F, nosilno selektivno plastjo molibdenovega oksida (MoOx) in srebrom (Ag ) kovinski stik.
Skupina je ugotovila, da ima askorbinska kislina fotostabilizacijski učinek, pri čemer je poročala, da antioksidativna aktivnost ublaži degradacijske procese, ki izhajajo iz izpostavljenosti kisiku, svetlobi in toploti. Testi, kot so ultravijolično vidna absorpcija, impedančna spektroskopija, meritve napetosti in toka, odvisne od svetlobe, so prav tako razkrili, da vitamin C zmanjša fotobeljenje molekul NFA in zavira rekombinacijo naboja, je navedeno v raziskavi.
Njihova analiza je pokazala, da so po 96 urah neprekinjene fotorazgradnje pod 1 Soncem kapsulirane naprave, ki vsebujejo vmesni sloj vitamina C, ohranile 62 % svoje prvotne vrednosti, referenčne naprave pa le 36 %.
Rezultati so tudi pokazali, da povečanje stabilnosti ni prineslo stroškov učinkovitosti. Prva naprava je dosegla učinkovitost pretvorbe moči 9,97 %, napetost odprtega tokokroga 0,69 V, gostoto toka kratkega stika 21,57 mA/cm2 in faktor polnjenja 66 %. Referenčne naprave brez vitamina C so pokazale 9,85 % učinkovitost, napetost odprtega tokokroga 0,68 V, tok kratkega stika 21,02 mA/cm2 in faktor polnjenja 68 %.
Na vprašanje o potencialu komercializacije in razširljivosti je Vida Engmann, ki vodi skupino priCenter za napredno fotovoltaiko in tankoplastne energetske naprave (SDU CAPE), je za revijo pv povedal: "Naše naprave v tem poskusu so bile 2,8 mm2 in 6,6 mm2, vendar jih je mogoče povečati v našem laboratoriju za zvitke v SDU CAPE, kjer redno izdelujemo tudi module OPV."
Poudarila je, da je proizvodno metodo mogoče prilagoditi, pri čemer je poudarila, da je vmesna plast "poceni spojina, ki je topna v običajnih topilih, zato jo je mogoče uporabiti v postopku premazovanja z valja na valj, kot ostale plasti" v celica OPV.
Engmann vidi potencial za aditive poleg OPV v drugih celičnih tehnologijah tretje generacije, kot so perovskitne sončne celice in sončne celice, občutljive na barvilo (DSSC). "Druge tehnologije, ki temeljijo na organskih/hibridnih polprevodnikih, kot so DSSC in perovskitne sončne celice, imajo podobne težave s stabilnostjo kot organske sončne celice, zato obstaja velika verjetnost, da lahko prispevajo k reševanju težav s stabilnostjo tudi v teh tehnologijah," je dejala.
Celica je bila predstavljena v prispevku »Vitamin C za fotostabilne organske sončne celice na osnovi ne-fuleren akceptorja,« objavljeno vUporabni materialni vmesniki ACS.Prvi avtor prispevka je Sambathkumar Balasubramanian iz SDU CAPE. Ekipa je vključevala raziskovalce iz SDU in univerze Rey Juan Carlos.
V prihodnje ima ekipa načrte za nadaljnje raziskave stabilizacijskih pristopov z uporabo naravno prisotnih antioksidantov. "V prihodnosti bomo nadaljevali z raziskavami v tej smeri," je dejal Engmann, ko se je skliceval na obetavne raziskave o novem razredu antioksidantov.
Čas objave: 10. julij 2023