Stabile organische Solarzellen würden günstigeren Strom zuteil werden lassen

Aufgrund welcher jüngsten Effizienzsteigerungen, mit denen Solarzellen aus organischen (kohlenstoffbasierten) Halbleitern Sonnenlicht in Strom umwandeln können, wird die Verbesserung welcher Langzeitstabilität dieser Photovoltaikgeräte zu einem immer wichtigeren Themenbereich. Reale Anwendungen welcher Technologie erfordern, dass die Nützlichkeit welcher Photovoltaikanlage gut viele Jahre erhalten bleibt.

Um dieses Schlüsselproblem anzugehen, nach sich ziehen Forscher die Abbaumechanismen zum Besten von die beiden Komponenten untersucht, die in welcher lichtabsorbierenden Schicht organischer Solarzellen verwendet werden: die Materialien „Elektronendonor“ und „Elektronenakzeptor“. Welche beiden Komponenten werden gewünscht, um dasjenige nachdem welcher Aufsaugung eines Photons gebildete gebundene Wasserstoffion-Loch-Paar in die freien Elektronen und Löcher aufzuspalten, die den elektrischen Strom darstellen.

In dieser neuen Studie, gut die in Joule berichtet wird, hat ein internationales Forscherteam unter welcher Rohrfernleitung des Cavendish Laboratory welcher University of Cambridge zum ersten Mal die Abbauwege sowohl des Elektronendonors wie sekundär des Elektronenakzeptors untersucht. Die detaillierte Untersuchung des Elektronendonormaterials hebt die aktuelle Forschungsarbeit von den bisherigen Studien ab und liefert wichtige neue Erkenntnisse zum Besten von dasjenige Fachgebiet. Insbesondere die Identifizierung eines ultraschnellen Deaktivierungsprozesses, welcher zum Besten von dasjenige Elektronendonatormaterial einzigartig ist, wurde zuvor noch nicht beobachtet und bietet verschmelzen neuen Blickwinkel, um den Materialabbau in organischen Solarzellen zu betrachten.

Um zu verstehen, wie selbige Materialien abgebaut werden, arbeiteten die Cavendish-Forscher wie Teil eines internationalen Teams mit Wissenschaftlern in Großbritannien, Niederlande und Italien zusammen. Verbinden kombinierten sie Stabilitätsstudien zum Besten von photovoltaische Geräte, nebst denen die betriebsbereite Solarzelle intensivem Licht ausgesetzt wird, dasjenige dem Sonnenlicht sehr verwandt ist, mit ultraschneller Laserspektroskopie, die in Cambridge durchgeführt wurde. Durch selbige Lasertechnik konnten sie verschmelzen neuen Abbaumechanismus im Elektronendonatormaterial identifizieren, nebst dem sich die Polymerkette verdreht.

Wenn dasjenige verdrillte Polymer ein Photon absorbiert, durchläuft es von dort verschmelzen extrem schnellen Deaktivierungsweg im Femtosekunden-Zeitbereich (ein millionstel Milliardstel Sekunde). Dieser unerwünschte Prozess ist schnell genug, um die Erzeugung freier Elektronen und Löcher aus einem Photon zu übertreffen, welches die Wissenschaftler mit welcher verringerten Nützlichkeit welcher organischen Solarzelle korrelieren konnten, nachdem sie simuliertem Sonnenlicht ausgesetzt worden war.

„Es war interessant festzustellen, dass irgendetwas so virtuell Kleines wie dasjenige Verdrehen einer Polymerkette verschmelzen so großen Kraft uff die Nützlichkeit welcher Solarzelle nach sich ziehen kann“, sagte Dr. Alex Gillett, welcher Hauptautor welcher Veröffentlichung.

„In Zukunft planen wir, uff unseren Erkenntnissen aufzubauen, während wir mit Chemiegruppen zusammenarbeiten, um neue Elektronendonormaterialien mit starreren Polymerrückgraten zu gedeihen. Wir wünschen, dass dies die Neigungswinkel des Polymers zum Verdrehen verringert und somit die Stabilität des Organiks verbessert Solarzellengerät.“

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften können organische Solarzellen in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, zum Besten von die herkömmliche Silizium-Photovoltaik nicht probat ist. Dazu könnten stromerzeugende Fenster zum Besten von Gewächshäuser in Besitz sein von, die die zum Besten von die Photosynthese erforderlichen Lichtfarben durchlassen, oder sogar Photovoltaik, die zum einfachen Vorschub und zur mobilen Stromproduktion aufgerollt werden könnte. Durch die Identifizierung des zu lösenden Degradationsmechanismus bringt die aktuelle Wissenschaft die nächste Generation von Photovoltaikmaterialien und -anwendungen schonungslos welcher Wirklichkeit näher.

Forschungsbericht: Die entscheidende Rolle des Donorpolymers nebst welcher Stabilität von Hochleistungs-Nicht-Fulleren-Akzeptor-organischen Solarzellen

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