یک مطالعه جدید، وابسته به مؤسسه ملی علم و فناوری اولسان (UNIST)، کره جنوبی، یک استراتژی موثر و ساده برای بهبود همزمان و تثبیت عملکرد سلول‌های خورشیدی آلی ارائه کرده است.
نوع جدیدی از سلول های خورشیدی آلی (OSCs) با بازده 11.6 درصد توسط یک تیم تحقیقاتی وابسته به UNIST ساخته شده است. این سلول خورشیدی تقریباً 80 درصد از بازده اولیه خود را پس از 60 روز آزمایش طولانی مدت در دمای بالا تا 120 درجه سانتیگراد حفظ کرد.
در این مطالعه، تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور HyeSung Park و پروفسور Chang Duck Yang از مهندسی انرژی و شیمی استراتژی موثر و ساده ای را برای بهبود همزمان و تثبیت عملکرد OSC با اعمال مقادیر کم ایجاد کرده اند. افزودنی ماکرومولکولی به لایه فوتواکتیو در OSCs. این یک روش منحصر به فرد و بی سابقه است که از افزودنی ماکرومولکولی برای کنترل وزن مولکولی استفاده می کند.
تیم گزارش می دهد که "استفاده از افزودنی ماکرومولکولی معرفی شده در این مطالعه پتانسیل زیادی برای کاربردهای گسترده با سایر سیستم های OSC دارد، که باعث تسریع دوام تجاری فناوری فتوولتائیک می شود."
سلول های خورشیدی آلی (OSCs) از لایه های نازکی از مواد آلی با ضخامت در محدوده 100 نانومتر ساخته شده اند. ماده جاذب نور OSCها که لایه‌های فوتواکتیو نامیده می‌شوند، نور خورشید را برای تولید حامل‌های بار الکتریکی جذب می‌کنند. کارایی OSC ها اغلب تحت تأثیر مواد اضافه شده به لایه های فوتواکتیو قرار می گیرد.
در این کار، تیم تحقیقاتی اولین نمایش استفاده از یک پلیمر کونژوگه معروف نوع n را به عنوان "افزودنی ماکرومولکولی" در لایه فوتواکتیو OSC ها معرفی کرد و یک پیشرفت قابل توجه در عملکرد دستگاه با راندمان تبدیل توان بی‌سابقه (PCE) 11.6٪ با پایداری بهبود یافته.
با استفاده از روش پیشنهادی، آنها همچنین پایداری حرارتی قوی در OSCهای اصلاح شده با افزودنی در دماهای بالا و همچنین پایداری عملیات طولانی مدت نشان دادند. آنها گزارش کردند که یک PCE پایدار به میزان 80٪ هنوز پس از 60 روز کار طولانی مدت در یک محیط با دمای بالا (120 درجه سانتیگراد) حفظ می شود. علاوه بر این، با استفاده از معماری بدون ITO بر روی بسترهای PET انعطاف پذیر، تیم با موفقیت سلول های خورشیدی انعطاف پذیر پردازش شده با افزودنی ماکرومولکولی را نشان داد.
پروفسور پارک می‌گوید: «به دلیل کاربرد زیاد و دسترسی آسان، استفاده از افزودنی ماکرومولکولی معرفی‌شده در این مطالعه پتانسیل زیادی برای کاربردهای گسترده با سایر سیستم‌های OSC دارد، که باعث تسریع دوام تجاری فناوری فتوولتائیک می‌شود."
این مطالعه همچنین شامل تجزیه و تحلیل بهینه سازی بازده تبدیل توان در OSCها، خواص انتقال حامل بار در OSCها، و همچنین تغییرات در مورفولوژی مواد فوتواکتیو ناشی از افزودنی ماکرومولکولی است. تیم تحقیقاتی عملکرد بهبود یافته را به تغییرات سودمند در مورفولوژی مواد فوتواکتیو ناشی از افزودنی ماکرومولکولی نسبت می‌دهند.
پروفسور یانگ خاطرنشان می کند، "تحقیق ما در نشان دادن تاثیر وزن مولکولی (MW) بر بازده تبدیل توان (PCE) OSC ها مهم است."
