Η θεραπεία με βιταμίνη C βελτιώνει τη σταθερότητα των ανεστραμμένων οργανικών ηλιακών κυττάρων

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Δανίας (SDU) προσπάθησε να ανταποκριθεί στις προόδους που σημειώθηκαν στην απόδοση μετατροπής ενέργειας για οργανικά ηλιακά κύτταρα (OPV) που κατασκευάζονται μεαποδέκτης μη φουλερενίου (NFA)υλικά με βελτιώσεις σταθερότητας.

Η ομάδα επέλεξε το ασκορβικό οξύ, κοινώς γνωστό ως βιταμίνη C, και το χρησιμοποίησε ως στρώμα παθητικοποίησης μεταξύ ενός στρώματος μεταφοράς ηλεκτρονίων οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO) (ETL) και του φωτοενεργού στρώματος των κυττάρων OPV NFA που κατασκευάστηκε με μια στοίβα στρώματος ανεστραμμένης συσκευής και ημιαγώγιμο πολυμερές (PBDB-T:IT-4F).

Οι επιστήμονες κατασκεύασαν το κύτταρο με ένα στρώμα οξειδίου του κασσιτέρου ινδίου (ITO), το ZnO ETL, το στρώμα βιταμίνης C, τον απορροφητή PBDB-T:IT-4F, ένα στρώμα επιλεκτικό φορέα οξειδίου του μολυβδαινίου (MoOx) και ένα άργυρο (Ag ) μεταλλική επαφή.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι το ασκορβικό οξύ παράγει ένα φωτοσταθεροποιητικό αποτέλεσμα, αναφέροντας ότι η αντιοξειδωτική δράση ανακουφίζει τις διαδικασίες αποδόμησης που προκύπτουν από την έκθεση στο οξυγόνο, το φως και τη θερμότητα. Δοκιμές, όπως η απορρόφηση υπεριώδους-ορατής, η φασματοσκοπία σύνθετης αντίστασης, οι μετρήσεις τάσης και ρεύματος που εξαρτώνται από το φως, αποκάλυψαν επίσης ότι η βιταμίνη C μειώνει τη φωτολεύκανση των μορίων NFA και καταστέλλει τον ανασυνδυασμό φορτίου, σημείωσε η έρευνα.

Η ανάλυσή τους έδειξε ότι, μετά από 96 ώρες συνεχούς φωτοαποικοδόμησης κάτω από 1 ήλιο, οι ενθυλακωμένες συσκευές που περιέχουν το ενδιάμεσο στρώμα βιταμίνης C διατήρησαν το 62% της αρχικής τους τιμής, με τις συσκευές αναφοράς να διατηρούν μόνο το 36%.

Τα αποτελέσματα έδειξαν επίσης ότι τα κέρδη σταθερότητας δεν είχαν κόστος αποτελεσματικότητας. Η πρωτοπόρος συσκευή πέτυχε απόδοση μετατροπής ισχύος 9,97 %, τάση ανοιχτού κυκλώματος 0,69 V, πυκνότητα ρεύματος βραχυκυκλώματος 21,57 mA/cm2 και συντελεστή πλήρωσης 66%. Οι συσκευές αναφοράς που δεν περιείχαν βιταμίνη C, εμφάνισαν απόδοση 9,85%, τάση ανοιχτού κυκλώματος 0,68V, ρεύμα βραχυκυκλώματος 21,02 mA/cm2 και συντελεστή πλήρωσης 68%.

Όταν ρωτήθηκε σχετικά με τις δυνατότητες εμπορευματοποίησης και την επεκτασιμότητα, η Vida Engmann που ηγείται μιας ομάδας στοΚέντρο Προηγμένων Φωτοβολταϊκών και Ενεργειακών Συσκευών Thin-Film (SDU CAPE), είπε στο περιοδικό pv, "Οι συσκευές μας σε αυτό το πείραμα ήταν 2,8 mm2 και 6,6 mm2, αλλά μπορούν να κλιμακωθούν στο εργαστήριό μας roll-to-roll στο SDU CAPE όπου κατασκευάζουμε τακτικά και μονάδες OPV."

Τόνισε ότι η μέθοδος κατασκευής μπορεί να κλιμακωθεί, επισημαίνοντας ότι η διεπιφανειακή στρώση είναι μια «φθηνή ένωση που είναι διαλυτή σε συνηθισμένους διαλύτες, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια διαδικασία επίστρωσης κυλίνδρου σε ρολό όπως τα υπόλοιπα στρώματα». μια κυψέλη OPV.

Ο Engmann βλέπει δυνατότητες για πρόσθετα πέρα ​​από το OPV σε άλλες τεχνολογίες κυψελών τρίτης γενιάς, όπως ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη και ηλιακά κύτταρα ευαισθητοποιημένα με βαφή (DSSC). «Άλλες τεχνολογίες που βασίζονται σε οργανικούς/υβριδικούς ημιαγωγούς, όπως τα ηλιακά κύτταρα DSSC και περοβσκίτης, έχουν παρόμοια προβλήματα σταθερότητας με τα οργανικά ηλιακά κύτταρα, επομένως υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να συμβάλουν στην επίλυση προβλημάτων σταθερότητας και σε αυτές τις τεχνολογίες», δήλωσε.

Το κελί παρουσιάστηκε στην εργασία "Βιταμίνη C για φωτοσταθερά οργανικά ηλιακά κύτταρα που δεν βασίζονται σε υποδοχείς φουλερενίου», δημοσιεύτηκε στοACS Applied Material Interfaces.Ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας είναι ο Sambathkumar Balasubramanian του SDU CAPE. Η ομάδα περιελάμβανε ερευνητές από το SDU και το Πανεπιστήμιο Rey Juan Carlos.

Κοιτάζοντας το μέλλον, η ομάδα έχει σχέδια για περαιτέρω έρευνα σε προσεγγίσεις σταθεροποίησης που χρησιμοποιούν φυσικά αντιοξειδωτικά. «Στο μέλλον, θα συνεχίσουμε να ερευνούμε προς αυτή την κατεύθυνση», είπε ο Engmann αναφερόμενος στην πολλά υποσχόμενη έρευνα για μια νέα κατηγορία αντιοξειδωτικών.