استعراض
في الآونة الأخيرة ، اقترح فريق البحث بجامعة أولسان الوطنية للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية بنجاح طريقة جديدة لحل المشاكل المرتبطة بسماكة الطبقات النشطة بصريا في الخلايا الشمسية العضوية ، وهذه الطريقة الجديدة ستعزز تصميم العملية وتزيد من تقدم الخلايا الشمسية العضوية. التجارية.
خلفية
الطاقة الشمسية نظيفة ، صديقة للبيئة ، متجددة ، سهلة الحصول عليها ، تكلفة منخفضة والعديد من المزايا الأخرى ، إنها مصدر طاقة جديد ذو قيمة تطوير واستخدام كبيرة ، وقد تم تطويرها واستخدامها على نطاق واسع ، ومع ذلك ، فإن الخلايا الشمسية هي نوع نموذجي. استخدام الطاقة الشمسية ، والذي يحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء ويخزنها.
اليوم ، لا تزال الخلايا الشمسية المهيمنة مصنوعة من أشباه الموصلات غير العضوية ، فالخلايا الشمسية القائمة على السيليكون من البلورات أحادية البلورية ، الكريستالات والسيليكون غير المتبلور هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع ، ومع ذلك ، الخلايا الشمسية غير العضوية التقليدية القائمة على السيليكون لديه عيوب في تكلفة التصنيع المرتفعة ، استهلاك الطاقة العالية ، التلوث العالي ، العملية المعقدة ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، الخلايا الشمسية التقليدية غير العضوية ضخمة ، جامدة ، هشة ، غير ملائمة للنقل ومرنة للتركيب والاستخدام.
ومع ذلك ، فإن الخلايا الشمسية العضوية الناشئة (OSCs) لديها تكاليف تصنيع أقل ، وعمليات تصنيع أبسط ، وتتميز بخفة الوزن ، ومرونة ، ونحافة ، وشفافة ، مما يجعلها سهلة النقل ومرنة في الانتشار.
وعلى الرغم من العديد من المزايا من الخلايا الشمسية العضوية، وكان مع ذلك "الكهروضوئية كفاءة التحويل" غير قادرة على المنافسة مع الخلايا الشمسية العضوية. لحسن الحظ، ولكن في السنوات الأخيرة، العضوية الكهروضوئية كفاءة التحويل من الخلايا الشمسية قد ازداد إلى أكثر من 10٪، ويمكن أن يتحقق التطبيقات التجارية المستوى. ومع ذلك، فإن زيادة سمك الطبقة النشطة ضوئيا سيؤدي إلى انخفاض كفاءة التحويل الكهروضوئية، وبالتالي يتطلب عملية التصنيع أكثر تعقيدا.
ابتكار
في الآونة الأخيرة، أدى أستاذ الهندسة الكيميائية الطاقة والجامعة الوطنية في أولسان، كوريا الجنوبية (UNIST) التكنولوجيا وChangduk يانغ في فريق البحث اقترح بنجاح طريقة جديدة، ويمكن حل المشاكل المرتبطة الخلايا الشمسية العضوية نشطة ضوئيا سماكة طبقة.
في هذه الدراسة ، استخدم فريق البحث بنجاح مستقبلًا غير فوليرين في الطبقة النشطة بصريًا لتحقيق كفاءة تحويل كهروضوئية بنسبة 12.01٪ في الخلايا الشمسية العضوية ، بالإضافة إلى أن الحد الأقصى للسمك المقاس هو 300. في نطاق النانومتر ، تحتفظ هذه الطبقة النشطة بصريًا بكفاءة التحويل الكهروضوئي الأولي ، حيث سيعمل هذا البحث على تعزيز تصميم العملية وزيادة تطوير تسويق الخلايا الشمسية العضوية.
وقال البروفيسور يانج: "إن الطبقة النشطة بصريا في الخلايا الشمسية العضوية الموجودة ضعيفة للغاية (100 نانومتر) ، لذا من المستحيل معالجتها من خلال عملية طباعة مساحة كبيرة. حتى إذا كان الحد الأقصى للسمك المقاس في نطاق 300 نانومتر ، فإن هذه البصريات الجديدة لا تزال الطبقة النشطة تحتفظ بكفاءتها الأولية. '
تكنولوجيا
تستخدم الخلايا الشمسية طبقات نشطة بصريًا لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية ، وعندما تتعرض هذه الطبقات النشطة لأشعة الشمس ، تهرب الإلكترونات المثارة من الذرات وتولد إلكترونات حرة وثقوب في أشباه الموصلات ، بينما يمكن أن تتحرك الإلكترونات والثقوب. توفير الطاقة الكهربائية يسمى نقل الإلكترونات "القناة الأولى" وتسمى حركة الثقوب "القناة الثانية"
وقال سانغ ميون لي ، وهو طالب دراسات عليا في كلية الهندسة الكيميائية والطاقة UNIST: "نظرًا لانخفاض معدل امتصاص الضوء للطبقة الرقيقة النشطة ، تستخدم الخلية الشمسية الفوليرين القناة الأولى فقط. ومع ذلك ، تستخدم الخلية الشمسية الجديدة كل من القناة الأولى و القناة الثانية ، وبالتالي تحقيق كفاءة تصل إلى 12.01 ٪.
قيمة
في هذه الدراسة ، حل البروفيسور يانغ المشاكل المرتبطة بسماكة الطبقة النشطة بصريا في الخلايا الشمسية العضوية ، وهي خطوة أقرب إلى تحقيق عمليات الطباعة في منطقة واسعة.
وقال البروفيسور يانغ: "هذه الدراسة تسلط الضوء على أهمية دراسة وتحسين عاملي" فصل / نقل الشحنات "و" حجم الطور "لتحقيق خلايا شمسية غير فوليرين عالية الأداء (NF) - في المستقبل ، سوف نساهم في إنتاج وتسويق الخلايا الشمسية العضوية عالية الكفاءة.
وقال البروفيسور يانغ أيضا: "إن بحثنا يوضح طريقة جديدة لتجميع المواد غير الفعالة من الفوليرين النشطة. ونأمل في تقديم المزيد من المساهمات لإنتاج وتسويق الخلايا الشمسية العضوية الفعالة".
