5 ژانویه 2021 توسط دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله
افزودن diquat ، علف کش شناخته شده ، به عنوان ماده مخدر ، راندمان تبدیل سلول های خورشیدی با کارایی بالا را افزایش می دهد. یک روش الکتروشیمیایی برای تثبیت یک مولکول واکنشی می تواند به توسعه سلول های خورشیدی با کارایی بالاتر کمک کند.
نور خورشید یک راه حل بالقوه برای یک منبع انرژی ارائه می دهد که به محیط زیست کره زمین آسیب نرساند ، اما این موضوع به یافتن راهی برای تبدیل موثر انرژی الکترومغناطیسی به برق بستگی دارد. محققان KAUST نشان داده اند که چگونه یک علف کش شناخته شده می تواند این تبدیل را در دستگاه های آلی بهبود بخشد.
در حالی که سلول های خورشیدی به طور سنتی از مواد معدنی مانند سیلیکون ساخته می شدند ، مواد آلی به عنوان یک گزینه جایگزین برای شروع به شکستن این روش هستند ، زیرا ساخت آنها سبک ، انعطاف پذیر و نسبتاً ارزان بوده ، حتی امکان تولید با قابلیت چاپ را نیز فراهم می کنند.
برای اینکه فتوولتائیک آلی به جایگزینی واقع گرایانه برای سوخت های فسیلی تبدیل شود ، هنگام تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی ، آنها باید کارایی خود را بهبود بخشند. کلید دستیابی به این هدف انتخاب ترکیب مناسب مواد است.
به گفته دانشجوی دکتری یوانبائو لین و توماس آنتوپولوس با توسعه “ماده الی مولکولی کارآمد برای بهبود عملکرد و پایداری سلول های خورشیدی آلی” اکنون به این موفقیت رسیده اند.
اکثر دستگاه های فتوولتائیک دارای دو عنصر مهم هستند: یک منطقه نوع منفیn و یک منطقه مثبت p ، زیرا هر منطقه به ترتیب دارای بار الکتریکی منفی و مثبت است. این بارها را می توان با افزودن یک نوع ناخالصی به نیمه هادی به دست آورد. ناخالصی ایجاد کننده ماده n نوع به عنوان اهدا کننده شناخته می شود ، در حالی که ناخالصی پذیرنده ماده ای از نوع p را ایجاد می کند.
لین ، آنتوپولوس و تیم آنها از دیکوات (C12H12Br2N2) به عنوان ماده دهنده مولکولی برای افزایش کارایی تبدیل سلول های خورشیدی آلی با عملکرد بالا استفاده کردند.
مواد پاک کننده نیز به دو سیستم مواد آلی اضافه شده است که قبلاً عملکرد فتوولتائیک عالی نشان داده اند. در یک مورد ، بازده تبدیل نیرو از 16.7 درصد به 17.4 درصد بهبود یافت ، در حالی که آنها در مورد دیگر توانستند حداکثر بازده 18.3 درصد را بدست آورند. این پیشرفتها به این دلیل امکان پذیر بود که دوکوانت دوکوات مولکولی ، هم جذب نوری مواد و هم طول عمر بارهای الکتریکی هنگام جذب نور را افزایش می دهد.
مانند بسیاری از مواد ناخوشایند آلی نوع n ، دیکوات در جو محیط واکنش پذیر است. عدم ثبات آن مانع استفاده از آن به عنوان ماده مخدر مولکولی تاکنون شده است. با این حال ، تیم KAUST توانستند فرایندی را ایجاد کنند که با کاهش الکتروشیمیایی دیکوات شارژ ، که در هوا پایدار است ، دیکوات خنثی ایجاد کند.
این توانایی باعث می شود duquat انتخاب امیدوار کننده ای برای نسل بعدی سلول های خورشیدی آلی باشد. لین توضیح می دهد: “حداكثر كارایی سلول خورشیدی آلی حدود 20 درصد است.” “ما تمام تلاش خود را خواهیم کرد تا به این مهم برسیم.”
