Danska forskare rapporterar att behandling av icke-fullerenacceptorbaserade organiska solceller med vitamin C ger en antioxidantaktivitet som lindrar de nedbrytningsprocesser som uppstår vid exponering för värme, ljus och syre. Cellen uppnådde en effektomvandlingseffektivitet på 9,97 %, en öppen spänning på 0,69 V, en kortslutningsströmtäthet på 21,57 mA/cm2 och en fyllnadsfaktor på 66 %.
Ett team av forskare från Syddanmarks Universitet (SDU) försökte matcha de framsteg som görs inom energiomvandlingseffektivitet för organiska solceller (OPV) gjorda medicke-fullerenacceptor (NFA)material med stabilitetsförbättringar.
Teamet valde ut askorbinsyra, allmänt känd som vitamin C, och använde det som ett passiveringsskikt mellan ett zinkoxid (ZnO) elektrontransportskikt (ETL) och det fotoaktiva skiktet i NFA OPV-celler tillverkade med en inverterad enhetslagerstapel och en halvledande polymer (PBDB-T:IT-4F).
Forskarna byggde cellen med ett lager av indiumtennoxid (ITO), ZnO ETL, vitamin C-lagret, PBDB-T:IT-4F-absorbenten, ett bärselektivt molybdenoxid (MoOx) lager och ett silver (Ag) ) metallkontakt.
Gruppen fann att askorbinsyran ger en fotostabiliserande effekt och rapporterar att antioxidantaktivitet lindrar de nedbrytningsprocesser som uppstår vid exponering för syre, ljus och värme. Tester, såsom ultraviolett-synlig absorption, impedansspektroskopi, ljusberoende spännings- och strömmätningar, visade också att vitamin C minskar fotoblekningen av NFA-molekyler och undertrycker laddningsrekombinationen, noterade forskningen.
Deras analys visade att, efter 96 timmars kontinuerlig fotonedbrytning under 1 sol, behöll de inkapslade enheterna som innehöll vitamin C-mellanskiktet 62 % av sitt ursprungliga värde, med referensenheterna endast 36 %.
Resultaten visade också att stabilitetsvinsterna inte kom till kostnaden för effektiviteten. Mästarapparaten uppnådde en effektomvandlingseffektivitet på 9,97 %, en öppen spänning på 0,69 V, en kortslutningsströmtäthet på 21,57 mA/cm2 och en fyllningsfaktor på 66 %. Referensenheterna som inte innehöll vitamin C, uppvisade 9,85 % effektivitet, en öppen spänning på 0,68V, en kortslutningsström på 21,02 mA/cm2 och en fyllningsfaktor på 68 %.
På frågan om kommersialiseringspotential och skalbarhet svarade Vida Engmann som leder en grupp påCenter for Advanced Photovoltaics and Thin-Film Energy Devices (SDU CAPE), berättade för pv magazine, "Våra enheter i det här experimentet var 2,8 mm2 och 6,6 mm2, men kan skalas upp i vårt roll-to-roll-labb på SDU CAPE där vi också regelbundet tillverkar OPV-moduler."
Hon betonade att tillverkningsmetoden kan skalas, och påpekade att gränsskiktet är en "billig förening som är löslig i vanliga lösningsmedel, så den kan användas i en rull-till-rulle-beläggningsprocess som resten av skikten" i en OPV-cell.
Engmann ser potential för tillsatser utöver OPV i andra tredje generationens cellteknologier, såsom perovskitsolceller och färgsensibiliserade solceller (DSSC). "Andra organisk/hybrid halvledarbaserade teknologier, som DSSC och perovskite solceller, har liknande stabilitetsproblem som organiska solceller, så det finns en god chans att de kan bidra till att lösa stabilitetsproblem i dessa teknologier också," sa hon.
Cellen presenterades i tidningen "Vitamin C för fotostabila, icke-fullerenacceptorbaserade organiska solceller" publicerad iACS Applied Material Interfaces.Tidningens första författare är SDU CAPEs Sambathkumar Balasubramanian. I teamet ingick forskare från SDU och Rey Juan Carlos University.
Framöver har teamet planer på ytterligare forskning om stabiliseringsmetoder med hjälp av naturligt förekommande antioxidanter. "I framtiden kommer vi att fortsätta att undersöka i den här riktningen," sa Engmann med hänvisning till lovande forskning om en ny klass av antioxidanter.
Posttid: 2023-jul-10