(Vänster) En ZnO optisk distans sedd under ett atomkraftmikroskop. (Center) Enhetsstrukturen för den småmolekylära solcellen. (Höger) Solcellsprestanda med och utan optisk distans. Kredit:Aung Ko Ko Kyaw, et al. ©2013 American Chemical Society
(Phys.org) —I världen av organiska solceller, polymerbaserade enheter kan för närvarande vara i toppen, men andra organiska material som "små molekyler" visar sig också vara lovande. Även om organiska solceller med små molekyler för närvarande har lägre effektivitet än polymersolceller, de är i allmänhet lättare att tillverka och deras effektivitet förbättras.
I en ny studie, forskare har visat att de kan öka effektiviteten hos en typ av småmolekylära organiska solceller från 6,02 % till 8,94 % helt enkelt genom att justera tjockleken på det aktiva skiktet och sätta in en optisk distans mellan det aktiva skiktet och en elektrod. Effektivitetsförbättringen visar att solceller med små molekyler har potential att konkurrera med sina polymermotsvarigheter, som har en effektivitet som närmar sig 10 %.
Forskarna, ledd av Alan J. Heeger vid University of California i Santa Barbara, har publicerat sin artikel om effektivitetsförbättringen i småmolekylära solceller i ett färskt nummer av Nanobokstäver .
Som forskarna förklarar i sin uppsats, organiska solceller med små molekyler har flera fördelar jämfört med organiska polymersolceller:relativt enkel syntes, hög laddningsbärares rörlighet, partiklar av liknande storlek (monodispersitet), och bättre reproducerbarhet, bland andra. Dock, solceller med små molekyler har hittills uppnått en toppeffektivitet på cirka 8 %, släpar något efter de bästa polymerenheterna.
Genom att demonstrera hur några enkla förändringar kan öka effektiviteten hos en typ av småmolekylära organiska solceller med nästan 50 %, forskarna här har visat att dessa enheter fortfarande har potential för stora förbättringar.
Att justera tjockleken på det aktiva lagret och infoga en optisk zinkoxiddistans mellan det aktiva lagret och metallelektroden gör att det aktiva lagret kan skörda mer ljus, ökad optisk absorption. Införandet av den optiska distansen placerar det aktiva skiktet i en mer gynnsam position inom det optiska elektriska fältet i cellen. Som forskarna förklarade, den optiska distansen bidrar till ökad ljusabsorption på tre sätt:öka laddningsuppsamlingseffektiviteten, fungerar som ett blockerande lager för hål, och reducering av rekombinationshastigheten.
© 2013 Phys.org. Alla rättigheter förbehållna.
