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

 

Магические кластеры
Магические кластеры

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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.