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分子调节可改善有机太阳能电池的性能

2021-03-04 20:07:09

分子调整改善了有机太阳能电池的性能,使我们更接近于更便宜,更高效,更容易制造的光伏电池。针对这种细胞发电层分子骨架的新设计方法是由京都大学综合细胞材料科学研究所(iCeMS)的科学家开发的,并发表在《化学科学》杂志上。

有机光伏器件有望成为下一代太阳能电池,因为它们使用较便宜的组件,并且更轻便,灵活,并且与目前使用的无机太阳能电池容易制造。

iCeMS的分子工程师Hiroshi Imahori说:“对化石燃料的使用及其对环境的影响越来越引起人们的关注。” “我们需要努力工作以改善可持续能源系统。”

有机光伏电池中的发电层包含提供或接受电子的分子。光被该薄层吸收,激发分子,这些分子产生电荷并继续形成电流。但是为了使光有效地转换为电,电子接受成分需要保持激发状态。

一种类型的有机电池非常擅长吸收广谱的光,但不会长时间保持兴奋。为了解决这个问题,今茂,梅山和他们在日本的同事们以细胞中电子接受成分的分子骨架为目标。具体来说,他们用一个称为硫杂氮杂壬烯的分子取代了一个中心环,从而创建了一个称为TACIC的新分子。

与其前身相似,TACIC吸收了宽范围的可见光和近红外光。值得注意的是,它保持其激发态的时间延长了50倍,将超过70%的光粒子转换为电流。该设计通过稳定吸收光线时通常发生的振动和旋转,节省了动能并促进了分子间的相互作用来实现这一目标。

该电池的功率转换效率仍不到10%,可与正在研究的其他有机太阳能电池相媲美。该团队认为,对硫杂氮杂壬烯分子的侧链和核心结构进行修饰可以进一步提高有机光伏的效率。

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