Ny forståelse af elektrolyttilsætningsstoffer vil forbedre farvesensibiliserede solceller: Forskere har påvist, at visse molekyler, der tidligere blev set som potentielt skadelige for kobberelektricitet

Ny forståelse af elektrolyttilsætningsstoffer vil forbedre farvesensibiliserede solceller: Forskere har påvist, at visse molekyler, der tidligere blev set som potentielt skadelige for kobberelektricitet
Ny forståelse af elektrolyttilsætningsstoffer vil forbedre farvesensibiliserede solceller: Forskere har påvist, at visse molekyler, der tidligere blev set som potentielt skadelige for kobberelektricitet
Anonim

Farve-sensibiliserede solceller, der bruges i svagt lys, kunne yde mere ensartet takket være en forbedret forståelse af den rolle, additiver spiller i optimering af elektrolytter.

Bærbare enheder og mobiltelefoner, blandt andre enheder, kunne oplades eller forsynes indendørs, væk fra direkte sollys, ved hjælp af farvefølsomme solceller (DSC'er), som har opnået effektiviteter på op til 34 % ved 1000 lux fra en fluorescerende lampe.

Kobberbaserede elektrolytter, der indeholder forskellige kombinationer af tilsætningsstoffer, er blevet brugt til at opnå disse effektiviteter med varierende resultater til dato.

Interaktion mellem disse additiver og kobberarterne i elektrolytten har været et problem i de sidste par år, og fremskridt er blevet undermineret af manglende forståelse for den sande effekt af de forskellige additiver.

Nu har forskning finansieret af Australian Center for Advanced Photovoltaics (ACAP) og støttet af ARC Center of Excellence in Exciton Science, vist den afgørende betydning af molekylerne 4-tert-butylpyridin (tBP) og 1- methyl-benzimidazol (NMBI) som optimale tilsætningsstoffer til at maksimere ydeevnen af kobberredox-mediatorerne.

Resultaterne er blevet offentliggjort i tidsskriftet Advanced Energy Materials.

Røntgendiffraktionsanalyse, absorption og kernemagnetisk resonansspektroskopi blev brugt til at finde den kombination af additiver, der mest effektivt undertrykker rekombinationstab, hvilket resulterer i forbedret solcelleydelse.

Fælles førsteforfatter Dr. Sebastian Fürer fra Monash University og Exciton Science sagde: "Forskere var tidligere en smule bekymrede, fordi tBP kan interagere med kobberkomplekser, og alle sagde, 'lad os prøve at undgå det'. Folk troede, at dette var skadeligt til solcellens ydeevne, men vi så nærmere på dette.

"Vi fandt faktisk ud af, at det er virkelig vigtigt at beholde det, fordi det reducerer en af de vigtigste tabsmekanismer.

"Det er et rigtig spændende fund. Så herfra og frem skal folk tænke på den interaktion for at have høj effektivitet for disse enheder."

Ifølge Sebastian vil anvendelsen af det korrekte additiv i nye kobberredox-mediatorer nu sandsynligvis blive standard i fremtidige bestræbelser på at forbedre DSC-ydeevnen.

"Du kan ikke udelade det, for solcellen går fra 9 % effektivitet til mindre end 1%. Det er virkelig en kæmpe forskel," sagde han.

"I stedet for at forsøge at undgå den interaktion, bliver forskere for fremtiden nødt til at sikre, at denne interaktion sker, men kun på en gavnlig måde. Vi har set på alle de forskellige dele og løst et stort spørgsmål. resultaterne er meget afgørende."

Fælles førsteforfatter Dr. Rebecca Milhuisen, også fra Monash University, tilføjede: "Vores resultater identificerer afgørende præstationsafskrækkende tabsmekanismer og er et skridt videre mod udviklingen af billige ladningstransporterende materialer til næste generation af solceller."

Senior forfatter professor Udo Bach fra Monash University mener, at resultaterne vil gøre det muligt for forskere at designe og skabe en mere effektiv næste generation af materialer.

"Udskrivbare billige farvefølsomme solceller har oplevet et betydeligt effektivitetsløft i løbet af de seneste år," sagde han.

"Denne stigning er hovedsageligt blevet drevet af inkorporeringen af nye kobberbaserede forbindelser, der hjælper med adskillelsen af de fotogenererede ladninger.

"I vores papir afslører vi tidligere ukendte detaljer om samspillet mellem disse forbindelser og andre additiver i cellen, som er nøglen til deres enestående ydeevne.

"Udstyret med denne nye viden kan vi nu designe den næste generation af kobberbaserede ladningstransportmaterialer, som burde være endnu mere effektive."

Populært emne.