Powolne ograniczenia prądu organicznego

Naukowcy z Chemnitz University of Technology opracowują opłacalne, do druku organiczne ogniwa słoneczne, ale powolny ruch elektronów powoduje odporność na transport, zmniejszając moc wyjściową, a ich najnowsze badania odkrywają jego podstawowe przyczyny i potencjalne rozwiązania poprawy wydajności.



Naukowcy z Chemnitz University of Technology, kierowane przez prof. Dr Carsten Deibel, rozwijają rozwój organicznych ogniw słonecznych przy użyciu nowych półprzewodników i ustalonych procesów drukowania.Te lekkie i opłacalne ogniwa słoneczne stanowią obiecującą alternatywę dla tradycyjnych modułów krystalicznych krzemu.Ich wydajność jest utrudniona przez transport wolnego ładunku, ograniczając ogólną moc wyjściową.

W przeciwieństwie do konwencjonalnych paneli słonecznych, organiczne ogniwa słoneczne są wytwarzane przy użyciu „tuszu” do wydruku, tworząc nieuporządkowaną warstwę pochłaniającą światło.Zaburzenie to znacznie spowalnia ruch elektronów i otworów, zwiększając odporność na transport, co jest głównym czynnikiem zmniejszającym wydajność.Odporność na transport prowadzi do obciążenia przewoźników na swój sposób, obniżając współczynnik wypełnienia i ogólną moc.

Aby pogłębić ich zrozumienie tego problemu, Deibel i Saladina przeprowadzili szeroko zakrojone badania różnych projektów organicznych ogniw słonecznych.Analizując charakterystykę napięcia prądowego w ramach oświetlenia, ocenili, w jaki sposób wytwarzanie ładunku, rekombinacja i transport oddziałują na efektywność konwersji mocy.Ich wyniki porównano następnie z metodą Suns-VOC, która konstruuje alternatywną krzywą napięcia prądu, nienaruszoną odpornością na transport.

Odkrycia wskazują, że pomimo znacznego czynnika ograniczającego oporność na transport, nie ma fundamentalnych barier w osiągnięciu wydrukowanych organicznych ogniw słonecznych o wysokiej wydajności.Transport ładunku poprawił się na przestrzeni lat, ale dokładny związek między stratami współczynnika wypełnienia a odpornością na transport pozostał niejasny.Kontynuacja, naukowcy z różnych niemieckich uniwersytetów, dalej bada fizyczne pochodzenie oporności na transport.Podkreślają, że poza rekombinacją kształt gęstości stanów w materiałach organicznych również odgrywa kluczową rolę.