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

 

Новогоднее Нанолепие
Новогоднее Нанолепие

Фитнес для солнечных элементов нового поколения
ученые из МГУ разработали новый подход, позволяющий создать рельеф на светопоглощающем слое перовскитных солнечных элементов. Это повысит эффективность поглощения солнечного излучения.

Приглашение на международную конференцию «Сканирующая зондовая микроскопия для биологических систем»
НТ-МДТ Спектрум Инструментс совместно с НИТУ «МИСиС» и компанией ICAPPIC рады пригласить Вас на международную школу-конференцию «Сканирующая зондовая микроскопия для биологических систем» 27-28 ноября 2019 года

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.