매력적인 태양 전지는 현실에 한 걸음 더 가까이있을 수 있습니다

매력적인 태양 전지는 현실에 한 걸음 더 가까이있을 수 있습니다

연구원들은이 소자의 주요 구성 요소 중 하나에 대한 기존의 사고에 도전하는 발견 덕분에 곡면에 놓일 수있는 유연한 태양 전지에 한 걸음 더 다가 갈 수 있다고 연구자들은 밝혔다.

기본 유기 태양 전지는 유기 반도체 층에서 생성 된 전하를 외부 회로로 추출하는 두 전극 사이에 끼워진 유기 반도체 박막으로 구성된다. 전하 추출 효율을 최대화하기 위해 각 전극 표면의 100 %가 전기 전도성이어야한다는 것이 오랫동안 가정되어왔다.

과학자들은 유기 태양 전지의 전극이 실제로 효과적이기 위해서는 전기 전도성을 갖기 위해 표면적의 ~ 1 % 만 필요하다는 것을 발견했습니다. 이는 전극과 광 수확 사이의 인터페이스에서 다양한 복합 재료를 사용하는 문을 열어줍니다. 유기 반도체 층은 장치 성능을 향상시키고 비용을 감소시킨다.

“유기 태양 전지의 성능을 최적화하려면 전극과 유기 반도체 사이의 인터페이스 영역을 최대화해야한다고 널리 알려져 있습니다. 우리는 그것이 사실인지 물었다”고 Warwick 대학 화학과의 Ross Hatton은 말한다.

연구원들은 체계적으로 표면적을 변화시킬 수있는 모델 전극을 개발했으며, 표면의 99 % 정도가 전기적으로 절연되어있을 때 전극이 표면의 100 %가 전도하는 것처럼 전극이 여전히 작동하는 것을 발견했습니다. 지역이 너무 멀지 않습니다.

고성능 유기 태양 전지는 전극과 광 수확 유기 반도체 층 사이의 계면에 소자의 광 분포를 최적화하고 안정성을 개선하는 데 필수적인 추가적인 투명 층을 가지지 만 전극에 전하를 전도 할 수 있어야한다. 이것은 대량 주문이며 이러한 재료를 모두 충족하는 재료는 많지 않습니다.

박사후 연구원 인 Dinesha Dabera는“이 새로운 발견은 탄소 나노 튜브, 그래 핀 조각 또는 금속 나노 입자와 같은 절연체와 전도성 나노 입자의 합성물이 이러한 목적에 큰 잠재력을 가져서 장치 성능을 향상 시키거나 비용을 낮출 수 있다는 것을 의미한다.

"유기 태양 전지 상용화 되기는했지만 아직 시장에 아직 도달하지 않았기 때문에 성능을 향상시키는 동시에 비용을 절감 할 수있는 것은 무엇이든 가능합니다.”

Hatton은“우리가 한 일은이 유형의 태양 전지에 대한 설계 규칙을 보여주는 것인데, 이는 장치에서 재료를 선택할 수있는 훨씬 더 큰 가능성을 열어 상업화를 실현하는 데 도움이 될 수 있습니다.

유기 태양 전지는 독성 요소를 포함하지 않으며 롤 투 롤 증착을 사용하여 저온에서 처리 할 수 ​​있으므로 탄소 배출량이 매우 적고 에너지 회수 시간이 짧기 때문에 환경 친화적 일 수 있습니다.

Hatton은“가벼우면서 색상을 조정할 수있는 유연한 기판에서 지원할 수있는 태양 전지에 대한 요구가 빠르게 증가하고 있습니다. “기존의 실리콘 태양 전지는 태양열 농장과 건물 지붕에서 대규모 발전을 위해 환상적이지만 전기 자동차의 요구와 일치하지 않으며 더 이상 틈새 응용 프로그램이 아닌 건물의 창문에 통합하는 데는 적합하지 않습니다. 유기 태양 전지는 곡면에 위치 할 수 있으며 매우 가볍고 프로파일이 낮습니다.

"이러한 발견은이 새로운 유형의 유연한 태양 전지가 상업적인 현실이되는 데 도움이 될 것입니다. 그것이이 종류의 태양 전지의 설계자들이 그들이 사용할 수있는 재료에서 더 많은 선택을 할 수 있기 때문입니다."

작품이에서 나타납니다. 고급 기능성 재료.

연구 지원은 Leverhulme Trust에서 제공했습니다.

출처: 워릭 대학

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