Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Схематическое изображение BHJ солнечной батареи
Рисунок 2 - Схематическое изображение текстуры
Рисунок 3 - Схема Ллойда
Рисунок 4 - SEM (слева), AFM (по центру) и схематическое изображение активного слоя P3HT:PCBM (справа), нанесенного методом spin-coating на фоторезистивную подложку
Рисунок 5 - Зависимость фототока от параметров решетки
Рисунок 6 - Сравнительная характеристика параметров

Повышая КПД органики

Ключевые слова:  органический, солнечные батареи, текстура, фуллерен

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

12 марта 2011

Известно, что КПД органических солнечных батарей (organic solar cell OPV) низок по сравнению с КПД "классических" кремниевых. Проигрывая в эффективности преобразования солнечной энергии, органические солнечные батареи выигрывают в цене и гибкости. Стоимость производства OPV гораздо ниже, чем стоимость производства кремниевых батарей. За последние пять лет КПД OPV вырос до 7% (напомним, КПД кремниевых батарей около 15%).

Активная область органических солнечных батарей - bulk heterojunction (BHJ) - смесь фаз донора и акцептора (рис.1). В качестве последнего выбирают фуллеренсодержащие соединения, они обладают хорошими акцепторными свойствами. Проблемой BHJ продолжает оставаться низкая подвижность носителей заряда и так называемая "тупиковость" путей, по которым носители заряда достигают электродов: не всегда эти пути ведут "куда надо", к электроду.

Ученые из университета в Эймсе, штат Айова, США, предложили использовать в качестве подложки poly(3-hexylthiophene): [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) солнечных батарей текстурированную подложку (рис.2). Нагрев структуры до высоких температур и "чеканка" для изменения формы поверхности для достижения необходимого рельефа могут отрицательно сказаться на работе OPV, кроме того, при этом толщина активного слоя становится неравномерной, что в свою очередь приводит к неоднородному поглощению и потерям в материале. Решение может быть найдено, если использовать текстурированную подложку, полученную интерференционным методом с использованием фоторезиста. На ITO (tin-doped indium oxide) наносится AZ-hir 1075 PR фоторезистивный слой. Засветка осуществляется аргоновым лазером на длине волны 364 нм с использованием интерференционной схемы Ллойда (рис.3). Активный слой наносится методом spin-coating (центрифугирования). В результате повышается EQE (квантовая эффективность), возрастает ток короткого замыкания. Результат объясняется в основном многократным отражением света от поверхности сформированной решетки.

На рисунке 4 представлены три образца с текстурированной подложкой. Самым удачным является третий образец (внизу). Период текстуры - 2 мкм. Эксперимент показывает, что при меньшем периоде происходит излишнее заполнение "впадин" текстуры. Оптимальным оказывается соотношение высота 300 нм - период структуры 2 мкм. По сравнению с планарной структурой у структуры текстурированной ток короткого замыкания возрастает на 20% (см.рис.5). Таким образом, используя текстурированные структуры в производстве органических солнечных батарей, можно добиться улучшения их характеристик за счет уменьшения доли отраженного света.


Источник: Advanced Materials



Комментарии
Клепа, 12 марта 2011 09:03 
Я конечно дико извиняюсь, но почему сравнение только с кремниевыми батареями? А если с этими?
дело не в сравнении, а в общем исполнении органических солнечных батарей, их КПД низок, и проблема в том, как его повысить
Как бы то ни было - интересно!
Что победит в итоге покажет время. Но наверное, то, что дешевле...
Органика выгорает на ультрафиолете. Причём бодренько. Кремний, в общем-то, стабилен.
Александр Ринатович, Вы хотите сказать, что это бесперспективно?
Это не сможет работать долго. В принципе не сможет. Срок службы, думаю, не больше года. Отсюда, для конкуренции с кремнием, органика должна быть раз в 30-40 дешевле. (если учесть срок службы (для кремния до 15 лет) и разницу в КПД).
А с точки зрения массового потребления - это просто замечательно.
Товар, который гарантированно выйдет из строя за полгода-год, обеспечит непрерывный спрос.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

серебряные наночастицы
серебряные наночастицы

XVI Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов "Физико-химия и технология неорганических материалов"
С 1 по 4 октября 2019 года в г. Москве в Институте металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук состоится ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов "Физико-химия и технология неорганических материалов".

Студенты кафедры РЛ-2 МГТУ им. Баумана в гостях у НТ-МДТ Спектрум Инструментс
Видеоотчет об экскурсии студентов МГТУ им. Баумана в НТ-МДТ Спектрум Инструментс

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые наноматериалы для восстановления костей. Непростые отношения графена и воды. Борнитридные наноленты с реконструированными краями. Термоэлектричество и азафуллерены. Борщ и блины как материалы в экстремальных условиях.

Новые гибридные перовскитоподобные материалы для солнечной энергетики
Тарасов Алексей Борисович, Постнаука
Как сохранить энергию солнца или ветра? Как может измениться стационарная энергетика в будущем? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) Постнаука рассказывает о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.

Материалы к защитам квалификационных работ бакалавров на ФНМ МГУ в 2019 году
Коллектив авторов
4-7 июня 2019 г. (11-00) в аудитории 221 корпуса Б пройдут защиты ВКР бакалавров ФНМ МГУ.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.