Investigadores daneses informan que o tratamento de células solares orgánicas baseadas en aceptores de fullerenos non con vitamina C proporciona unha actividade antioxidante que alivia os procesos de degradación derivados da exposición á calor, á luz e ao osíxeno. A célula conseguiu unha eficiencia de conversión de enerxía do 9,97 %, unha tensión de circuíto aberto de 0,69 V, unha densidade de corrente de curtocircuíto de 21,57 mA/cm2 e un factor de recheo do 66 %.
Un equipo de investigadores da Universidade do Sur de Dinamarca (SDU) buscou igualar os avances que se están facendo na eficiencia de conversión de enerxía para células solares orgánicas (OPV) feitas conaceptor non fullereno (NFA)materiais con melloras de estabilidade.
O equipo seleccionou ácido ascórbico, comunmente coñecido como vitamina C, e utilizouno como capa de pasivación entre unha capa de transporte de electróns (ETL) de óxido de cinc (ZnO) e a capa fotoactiva de células NFA OPV fabricadas cunha pila de capas de dispositivo invertida e un polímero semiconductor (PBDB-T:IT-4F).
Os científicos construíron a célula cunha capa de óxido de indio e estaño (ITO), o ZnO ETL, a capa de vitamina C, o absorbente PBDB-T:IT-4F, unha capa selectiva de portadores de óxido de molibdeno (MoOx) e unha prata (Ag). ) contacto metálico.
O grupo descubriu que o ácido ascórbico produce un efecto fotoestabilizador, informando de que a actividade antioxidante alivia os procesos de degradación derivados da exposición ao osíxeno, á luz e á calor. As probas, como a absorción ultravioleta-visible, a espectroscopia de impedancia, as medicións de voltaxe e corrente dependentes da luz, tamén revelaron que a vitamina C reduce o fotobranqueamento das moléculas de NFA e suprime a recombinación de cargas, sinalou a investigación.
A súa análise mostrou que, despois de 96 h de fotodegradación continua baixo 1 Sol, os dispositivos encapsulados que conteñen a capa intermedia de vitamina C conservaron o 62% do seu valor orixinal, sendo os dispositivos de referencia só o 36%.
Os resultados tamén mostraron que as ganancias de estabilidade non tiveron un custo de eficiencia. O dispositivo campión conseguiu unha eficiencia de conversión de enerxía do 9,97 %, unha tensión de circuíto aberto de 0,69 V, unha densidade de corrente de curtocircuíto de 21,57 mA/cm2 e un factor de recheo do 66 %. Os dispositivos de referencia que non contiñan vitamina C mostraron unha eficiencia do 9,85 %, unha tensión de circuíto aberto de 0,68 V, unha corrente de curtocircuíto de 21,02 mA/cm2 e un factor de recheo do 68 %.
Cando se lle preguntou sobre o potencial de comercialización e a escalabilidade, Vida Engmann, que dirixe un grupo doCentro de Dispositivos Fotovoltaicos Avanzados e Enerxía de Película Fina (SDU CAPE), dixo á revista pv, "Os nosos dispositivos neste experimento eran de 2,8 mm2 e 6,6 mm2, pero pódense ampliar no noso laboratorio roll-to-roll en SDU CAPE, onde tamén fabricamos regularmente módulos OPV".
Subliñou que o método de fabricación pode ser escalado, sinalando que a capa interfacial é un "composto barato que é soluble en disolventes habituais, polo que se pode usar nun proceso de revestimento roll-to-roll como o resto das capas" en unha célula OPV.
Engmann ve potencial para aditivos máis aló do OPV noutras tecnoloxías de células de terceira xeración, como as células solares de perovskita e as células solares sensibilizadas por colorantes (DSSC). "Outras tecnoloxías baseadas en semicondutores orgánicos/híbridos, como as DSSC e as células solares de perovskita, teñen problemas de estabilidade similares aos das células solares orgánicas, polo que hai moitas posibilidades de que tamén poidan contribuír a resolver os problemas de estabilidade nestas tecnoloxías", afirmou.
A célula foi presentada no documento "Vitamina C para células solares orgánicas fotoestables sen aceptores de fullerenos”, publicado enInterfaces de materiais aplicados ACS.O primeiro autor do artigo é Sambathkumar Balasubramanian de SDU CAPE. O equipo incluía investigadores da SDU e da Universidade Rey Juan Carlos.
De cara ao futuro, o equipo ten plans de investigación adicional sobre enfoques de estabilización utilizando antioxidantes naturais. "No futuro, imos seguir investigando nesta dirección", dixo Engmann referíndose a unha investigación prometedora sobre unha nova clase de antioxidantes.
Hora de publicación: 10-Xul-2023