Ефективність та переваги виробництва органічних сонячних елементів товстої плівки

Thick Film Organic Solar Cells: Ефективність та переваги для промисловості

У світі органічних сонячних панелей (OPVs) лабораторні прототипи вже досягли понад 20% ефективності перетворення енергії. Проте, для досягнення такої ефективності застосовуються тонкі фотоактивні шари товщиною близько 100 нм. Нещодавно команда з Hangzhou Normal University та Zhejiang University провела огляд, присвячений способам підтримання високої продуктивності в товстіших плівках, що відповідають промисловим вимогам. Ці “товсті” плівки мають товщину понад 300 нм, що надає ряд переваг: вони спрощують масштабоване виробництво, підвищують поглинання в ближньому інфрачервоному діапазоні та збільшують механічну міцність для гнучких пристроїв.

Однак, товстіші шари мають свої виклики. Вони зумовлюють підвищене рекомбінацію екситонів, нерівномірний транспорт зарядів та труднощі з контролем морфології через всю товщину плівки. Щоб подолати ці проблеми, рішення організовано уздовж процесу сошловодоспадного потоку.

Управління екситонами

Для ефективного управління екситонами огляд зазначає, підкреслює важливість молекулярного дизайну не-фулеренових акцепторів, введення флюорованих добавок та контролю упакування молекул для покращення дифузії та розщеплення екситонів у товстіших шарах.

Транспорт зарядів

Щоб підвищити та урівноважити мобільність електронів і дірок, розглядаються схеми, що просувають молекулярну планарність та кристалічність. Особлива увага приділяється вертикальному фазовому розподілу, допомагаючи направити заряди ефективно до електродів без зниження оптичного поглинання.

Для зменшення рекомбінації та підвищення екстракції зарядів розглядаються такі підходи, як інженерія бічних ланцюгів, добір добавок-розчинників і налаштування молекулярної ваги полімерів, щоб обмежити капкани та сприяти створенню перколяційних шляхів у товстих плівках.

Ефективність та стабільність

Результати досліджень свідчать про те, що пристрої з товстими плівками здатні досягати ефективності понад 19%. Деякі системи зберігають високу продуктивність навіть при товщині активного шару понад 500 нм. Стратегії стабільності, такі як стабілізація керована ентропією та контроль послідовності кристалізації, дозволяють зберегти 80-90% початкової ефективності після 1,000 годин термічної старіння.

Вартість та технології оптимізації

Зниження витрат стає можливим завдяки використанню