Sel surya organik yang stabil dan efisien berdasarkan akseptor oligomer

Sel surya organik adalah teknologi fotovoltaik dengan lapisan penyerap cahaya yang terbuat dari polimer organik konduktif atau molekul organik. Solusi energi surya ini dapat memiliki keunggulan penting dibandingkan rekan non-organiknya, termasuk bobot yang lebih ringan, cakupan area yang lebih luas, dan biaya fabrikasi yang lebih rendah.

Beberapa sel surya organik yang dibuat selama beberapa tahun terakhir mencapai efisiensi konversi daya yang menjanjikan lebih dari 19%. Meskipun demikian, menciptakan sel organik yang efisien tetapi juga stabil dalam pengoperasian jangka panjangnya terbukti sangat menantang.

Para peneliti di South China University of Technology dan Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg baru-baru ini mengembangkan sel surya organik baru dengan efisiensi konversi daya yang baik dan peningkatan stabilitas. Sel-sel ini, diperkenalkan dalam kertas di Energi Alamditandai dengan perubahan panjang rantai molekul, dicapai dengan menggunakan serangkaian akseptor oligomer (yaitu, molekul terdiri dari banyak atom terkait yang dapat berikatan dengan elektron).

Banyak karya telah menunjukkan bahwa akseptor polimer seri-Y dapat mempertahankan kinerja fotovoltaik yang luar biasa dari akseptor molekul kecil (SMA) prekursor mereka, dan sel surya semua-polimer memiliki keunggulan besar dalam stabilitas morfologi dibandingkan dengan SMA, yang menunjukkan potensi besar untuk kepraktisannya. aplikasi,” Ning Li, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, mengatakan kepada TechXplore. “Namun, jenis akseptor polimer seri-Y ini memiliki berat molekul yang tidak pasti dan terjebak oleh perbedaan batch-ke-batch.”

Untuk mengatasi keterbatasan akseptor polimer seri-Y yang dilaporkan sebelumnya, Li dan rekan-rekannya menyiapkan serangkaian akseptor alternatif berdasarkan oligomer, kelas polimer dengan molekul yang terdiri dari unit atom atau kelompok atom yang berulang relatif sedikit. Selanjutnya, mereka melakukan percobaan menguji keefektifannya, sementara juga menyelidiki hubungan fungsi berat molekul dan transisi properti dari SMA ke akseptor polimer.

Dalam percobaan ini, sel surya organik berdasarkan akseptor oligomer yang disiapkan oleh para peneliti mencapai efisiensi konversi daya di atas 15% dan ekstrapolasi T.₈₀ seumur hidup lebih dari 25.000 jam. Nilai-nilai ini menegaskan janji strategi tim untuk menciptakan sel organik yang stabil dan efisien.

“Akseptor oligomer yang kami kembangkan tidak hanya mewarisi kristalinitas yang sesuai dari SMA, tetapi juga menghadirkan stabilitas termal yang sebanding dengan akseptor polimer, berkontribusi pada pengembangan sel surya yang menggabungkan efisiensi tinggi dengan umur panjang,” jelas Li. “Secara keseluruhan, strategi oligomer yang kami usulkan dapat membantu memecahkan teka-teki membangun OSC yang stabil dan efisien serta memberikan wawasan inovatif ke dalam desain molekuler.”

Di masa mendatang, desain sel surya organik baru yang diperkenalkan oleh tim peneliti ini dapat membuka jalan menuju pengembangan teknologi sel surya organik yang dapat diimplementasikan secara efektif dalam skala besar. Li dan rekan-rekannya sekarang akan terus mengerjakan desain mereka untuk mencapai efisiensi dan stabilitas yang lebih besar.

“Kami sekarang berencana untuk lebih mengoptimalkan desain molekul akseptor oligomer, sehingga kami dapat meningkatkan efisiensi dan stabilitas OSC secara bersamaan,” tambah Li. “Kami juga ingin mengurangi biaya penyiapan akseptor oligomer untuk memenuhi pesanan produksi komersial.”

© 2022 Science X Network