Danske forskere rapporterer at behandling av ikke-fullerenakseptorbaserte organiske solceller med vitamin C gir en antioksidantaktivitet som lindrer nedbrytningsprosessene som oppstår ved eksponering for varme, lys og oksygen. Cellen oppnådde en effektkonverteringseffektivitet på 9,97 %, en åpen kretsspenning på 0,69 V, en kortslutningsstrømtetthet på 21,57 mA/cm2 og en fyllfaktor på 66 %.
Et team av forskere fra Syddansk Universitet (SDU) forsøkte å matche fremskrittene som gjøres innen kraftkonverteringseffektivitet for organiske solceller (OPV) laget medikke-fulleren akseptor (NFA)materialer med stabilitetsforbedringer.
Teamet valgte askorbinsyre, vanligvis kjent som vitamin C, og brukte det som et passiveringslag mellom et sinkoksyd (ZnO) elektrontransportlag (ETL) og det fotoaktive laget i NFA OPV-celler produsert med en omvendt enhetslagstabel og en halvledende polymer (PBDB-T:IT-4F).
Forskerne bygget cellen med et indium tinnoksid (ITO) lag, ZnO ETL, vitamin C laget, PBDB-T:IT-4F absorberen, et molybdenoksid (MoOx) bærerselektivt lag og et sølv (Ag) ) metallkontakt.
Gruppen fant at askorbinsyren gir en fotostabiliserende effekt, og rapporterte at antioksidantaktivitet lindrer nedbrytningsprosessene som oppstår ved eksponering for oksygen, lys og varme. Tester, som ultrafiolett-synlig absorpsjon, impedansspektroskopi, lysavhengige spennings- og strømmålinger, avslørte også at vitamin C reduserer fotoblekingen av NFA-molekyler og undertrykker ladningsrekombinasjonen, bemerket forskningen.
Analysen deres viste at etter 96 timer med kontinuerlig fotonedbrytning under 1 sol, beholdt de innkapslede enhetene som inneholdt vitamin C-mellomlaget 62 % av sin opprinnelige verdi, mens referanseenhetene beholdt bare 36 %.
Resultatene viste også at stabilitetsgevinstene ikke kom på en kostnad av effektivitet. Mesterenheten oppnådde en effektkonverteringseffektivitet på 9,97 %, en åpen kretsspenning på 0,69 V, en kortslutningsstrømtetthet på 21,57 mA/cm2 og en fyllfaktor på 66 %. Referanseenhetene som ikke inneholdt vitamin C, viste 9,85 % effektivitet, en åpen kretsspenning på 0,68V, en kortslutningsstrøm på 21,02 mA/cm2 og en fyllingsfaktor på 68 %.
På spørsmål om kommersialiseringspotensial og skalerbarhet svarte Vida Engmann som leder en gruppe vedSenter for avansert fotovoltaikk og tynnfilmsenergienheter (SDU CAPE), fortalte pv magazine, "Enhetene våre i dette eksperimentet var 2,8 mm2 og 6,6 mm2, men kan skaleres opp i rull-til-rull-laboratoriet vårt på SDU CAPE, hvor vi også regelmessig produserer OPV-moduler."
Hun understreket at produksjonsmetoden kan skaleres, og påpekte at grenseflatelaget er en "billig forbindelse som er løselig i vanlige løsemidler, så den kan brukes i en rull-til-rull-beleggingsprosess som resten av lagene" i en OPV-celle.
Engmann ser potensiale for tilsetningsstoffer utover OPV i andre tredjegenerasjons celleteknologier, som perovskittsolceller og fargestoffsensibiliserte solceller (DSSC). "Andre organiske/hybrid-halvlederbaserte teknologier, som DSSC og perovskittsolceller, har lignende stabilitetsproblemer som organiske solceller, så det er en god sjanse for at de kan bidra til å løse stabilitetsproblemer i disse teknologiene også," sa hun.
Cellen ble presentert i avisen "Vitamin C for fotostabile ikke-fulleren-akseptorbaserte organiske solceller" publisert iACS Applied Material Interfaces.Den første forfatteren av artikkelen er SDU CAPEs Sambathkumar Balasubramanian. Teamet inkluderte forskere fra SDU og Rey Juan Carlos University.
Når vi ser fremover, har teamet planer for videre forskning på stabiliseringsmetoder ved bruk av naturlig forekommende antioksidanter. "I fremtiden kommer vi til å fortsette å undersøke i denne retningen," sa Engmann med henvisning til lovende forskning på en ny klasse antioksidanter.
Innleggstid: Jul-10-2023