Ефективність органічних сонячних елементів з товстою плівкою підвищується завдяки асиметричному дизайну бічних ланцюгів

Інноваційні матеріали для покращення ефективності органічних сонячних панелей

Наукові прориви у сфері органічних сонячних елементів постійно розширюють межі можливостей використання альтернативної енергетики. Одна з останніх новацій надходить від команди дослідників з Університету нормального Китаю в Пекіні та Університету Циндао. Вони із захопленням представили революційний матеріал – електронний акцептор безфузувачного кільця (NFREA) на базі TT-Ph-C6. Цей матеріал призначений для вирішення проблем із товщиною плівки та заповнюючими факторами в органічних сонячних елементах, що довгий час заважало їхньому розвитку.

Новий підхід у розробці матеріалів

Впровадження асиметричної стратегії проектування бокових ланцюгів на основі TT-Ph-C6 дозволило досягти заповнюючого фактора у 80.1 відсотка. Це новий рекорд для NFREA, що підтверджує життєздатність технології в органічних сонячних елементах. “Ми відзначаємо важливість цього досягнення, адже це відкриває нові горизонти в розвитку сонячних технологій”, – зазначають дослідники.

Ефективність та ефективність перетворення

Пристрої на основі TT-Ph-C6 досягли коефіцієнта перетворення потужності (PCE) у 18.01 відсотка, демонструючи стабільність при збільшенні товщини активного шару. При пластині у 200 нанометрів елементи показували PCE у 15.18 відсотка, а при 300 нанометрах – 14.64 відсотка. Це впевнено ставить їх у ряд з найкращими нефузованими акцепторами на таких товщинах.

Особливості та потенціал матеріалу

Структурні нововведення TT-Ph-C6 містять асиметричні фенілалкіламінові бокові ланцюги, які збільшують розчинність і сприяють щільному тривимірному складанню молекул. Це веде до сильних п-п взаємодій і сприятливої упаковки, що забезпечує балансований транспорт заряду в активному шарі. Ефективність переносу дірок сягає 91.2 відсотка, що значно зменшує втрати рекомбінації.

Перспективи розвитку та впровадження

Для виготовлення інноваційних пристроїв використовували о-ксилен як розчинник, відмовляючись від галогенованих добавок. Команда активно працює над масштабуванням процесів до виробництва в рулонах з використанням метричних гнучких модулів. Наступні кроки включають розширення бібліотеки асиметричних бокових ланцюгів для досягнення тандемних архітектур та систем з нижчою енергетичною щілиною. Це направляє шлях до великих успіхів у створенні економічно ефективних високоефективних технологій органічних сонячних елементів.