(PhysOrg.com) -- Att tillverka fotovoltaiska enheter – de som omvandlar solljus till elektricitet – av organiska material har flera fördelar jämfört med att använda icke-organiska material, som flexibilitet och bra ljusabsorption. Dock, den utbredda kommersialiseringen av organiska solcellsanordningar är fortfarande begränsad på grund av de höga kostnaderna för elektrondonator och acceptormaterial som används i dessa enheter. I en ny studie, forskare har tagit upp denna fråga genom att tillverka självlysande grafenkvantprickar (GQD) blandade med organiska polymerer för användning som elektronacceptorer, som skulle kunna erbjuda bättre prestanda till lägre kostnad än andra polymerbaserade organiska material.

Forskarna, Dr Vinay Gupta och medförfattare från Organic and Hybrid Solar Cell Group vid National Physical Laboratory i New Delhi, Indien, har publicerat sin studie i ett nytt nummer av Journal of the American Chemical Society .

Som forskarna förklarade, många tidigare studier har undersökt användningen av kvantpunkter som elektronacceptormaterial i solceller. Quantum dots har fördelaktiga egenskaper-till exempel deras storleksinställda optiska svar, effektiv generering av flera operatörer, och låg kostnad – som gör dem attraktiva för solcellsapparater. Dock, de flesta kvantprickar som tidigare har studerats är sammansatta av giftiga metaller, såsom kadmium och bly, vilket skulle utgöra allvarliga problem för storskaliga enhetstillämpningar.

I kontrast, de 9 nm kvantpunkterna gjorda av grafen som forskarna har tillverkat här har inte samma farliga natur, ändå har de liknande elektroniska egenskaper. Viktigast, grafen har en hög laddningsbärarrörlighet, vilket innebär att den snabbt kan transportera laddningar till elektroderna, minska strömförlusterna och förbättra solcellseffektiviteten. I sina experiment, forskarna fann att GQDs blandade med en konjugerad polymer uppvisar avsevärt förbättrade egenskaper jämfört med grafenark blandade med samma polymer.

”Detta arbete visar att grafenkvantprickar kan vara en bra acceptor och kan ersätta dyra C ₆₀ -baserade acceptorer, ” berättade Gupta PhysOrg.com . ”Detta arbete har konsekvenser för billiga och effektiva solceller samt organiska ljusemitterande dioder (OLED). De potentiella fördelarna är låg vikt, flexibel, kostnadseffektiv, tillverkning från rulle till rulle, stor yta och mångsidig användning. ”

Forskarna tillverkade både fotovoltaiska solceller och OLED av det nya GQD-baserade materialet, uppvisar en överlag god prestanda i båda enheterna. Resultaten visar att materialet kan vara miljövänligt och mer stabilt än nuvarande organiska material. Forskarna förutspår också att prestandan hos dessa enheter kan förbättras ytterligare, och planerar att experimentera med att använda andra polymerer.

”För närvarande är effektiviteten låg, så vi arbetar för att öka effektiviteten hos de GQD-baserade solcellerna, ”Sa Gupta.

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.