Секретный ингредиент: как одна капля сорастворителя делает солнечные батареи мощнее
Гибкие солнечные элементы становятся эффективнее благодаря тонкой настройке динамики испарения. Объясняем суть метода, роль тетрагидрофурана и перспективы коммерциализации технологии чистой энергии.
Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail
Ученые из Национального университета Тайваня и их международные коллеги разработали простую стратегию смешивания растворителей, которая позволяет значительно повысить производительность органических солнечных элементов. Добавляя небольшую долю сорастворителя в процессе изготовления, команда успешно решила давнюю проблему контроля качества пленок, открыв новые возможности для коммерциализации гибких технологий чистой энергии, пишет Phys.org.
В отличие от традиционных кремниевых панелей, органические солнечные элементы обладают высокой гибкостью и легкостью, что делает их идеальными для интеграции в носимые устройства и «умные» окна зданий. Однако главной проблемой оставался процесс сушки жидкого полимерного раствора. При затвердевании молекулы часто агрегировались беспорядочно или распределялись неравномерно, создавая структурные дефекты, которые задерживали генерируемое электричество и приводили к потерям энергии.
Для решения этой проблемы исследователи предложили интеллектуальную стратегию обработки. Они смешали стандартный основной растворитель (хлороформ) с двумя процентами вторичного растворителя, такого как тетрагидрофуран. Поскольку эти добавки испаряются медленнее, они замедляют процесс сушки ровно настолько, чтобы дать молекулам полимера время расположиться в аккуратные, упорядоченные слои. Передовые методы анализа показали, что этот сбалансированный процесс снижает внутреннее энергетическое разупорядочение и создает более крупные кристаллические домены внутри пленки.
В результате оптимизированные солнечные элементы продемонстрировали исключительно эффективную передачу заряда и достижение эффективности преобразования энергии, превышающей 17%. Сверхбыстрая оптическая спектроскопия подтвердила, что усовершенствованная структура позволяет зарядам мгновенно разделяться и перемещаться, преодолевая традиционные энергетические барьеры.
Чу-Чен Чуэ, профессор химической инженерии Национального университета Тайваня, отметил, что благодаря тонкой настройке динамики испарения ученым удалось открыть практический путь для контроля молекулярной архитектуры. Это приближает органические солнечные элементы на один шаг к их практическому применению в высокоэффективных системах чистой энергии.
Ранее ученые разработали сверхчувствительный микроскоп, который видит, как растения и бактерии преобразуют свет. Hi-Tech Mail рассказал о принципе работы технологии, ее точности и влиянии на создание солнечных батарей будущего.
Солнечные батареиПоделиться
