Els investigadors danesos informen que el tractament de cèl·lules solars orgàniques no basades en acceptors de fullerè amb vitamina C proporciona una activitat antioxidant que alleuja els processos degradatius derivats de l'exposició a la calor, la llum i l'oxigen. La cèl·lula va aconseguir una eficiència de conversió de potència del 9,97%, una tensió de circuit obert de 0,69 V, una densitat de corrent de curtcircuit de 21,57 mA/cm2 i un factor d'ompliment del 66%.
Un equip d'investigadors de la Universitat del Sud de Dinamarca (SDU) va intentar igualar els avenços que s'estan fent en l'eficiència de conversió d'energia per a cèl·lules solars orgàniques (OPV) fetes ambAcceptor no fullerè (NFA)materials amb millores d'estabilitat.
L'equip va seleccionar l'àcid ascòrbic, conegut comunament com a vitamina C, i el va utilitzar com a capa de passivació entre una capa de transport d'electrons (ETL) d'òxid de zinc (ZnO) i la capa fotoactiva de cèl·lules OPV NFA fabricades amb una pila de capa de dispositiu invertida i un polímer semiconductor (PBDB-T:IT-4F).
Els científics van construir la cèl·lula amb una capa d'òxid d'estany d'indi (ITO), el ZnO ETL, la capa de vitamina C, l'absorbidor PBDB-T:IT-4F, una capa selectiva de transport d'òxid de molibdè (MoOx) i una plata (Ag). ) contacte metàl·lic.
El grup va trobar que l'àcid ascòrbic produeix un efecte fotoestabilitzador, informant que l'activitat antioxidant alleuja els processos degradatius derivats de l'exposició a l'oxigen, la llum i la calor. Les proves, com ara l'absorció ultraviolada-visible, l'espectroscòpia d'impedància, les mesures de tensió i corrent depenent de la llum, també van revelar que la vitamina C redueix el fotoblanqueig de les molècules NFA i suprimeix la recombinació de càrrega, va assenyalar la investigació.
La seva anàlisi va mostrar que, després de 96 h de fotodegradació contínua sota 1 sol, els dispositius encapsulats que contenien la capa intermedia de vitamina C van conservar el 62% del seu valor original, i els dispositius de referència només conservaven el 36%.
Els resultats també van mostrar que els guanys d'estabilitat no van tenir un cost d'eficiència. El dispositiu campió va aconseguir una eficiència de conversió de potència del 9,97%, una tensió de circuit obert de 0,69 V, una densitat de corrent de curtcircuit de 21,57 mA/cm2 i un factor d'ompliment del 66%. Els dispositius de referència que no contenien vitamina C presentaven un 9,85% d'eficiència, una tensió de circuit obert de 0,68 V, un corrent de curtcircuit de 21,02 mA/cm2 i un factor d'ompliment del 68%.
Quan se li va preguntar sobre el potencial de comercialització i l'escalabilitat, Vida Engmann, que dirigeix un grup alCentre de dispositius d'energia fotovoltaica avançada i pel·lícula prima (SDU CAPE), va dir a la revista pv: "Els nostres dispositius en aquest experiment eren de 2,8 mm2 i 6,6 mm2, però es poden ampliar al nostre laboratori roll-to-roll a SDU CAPE, on també fabriquem regularment mòduls OPV".
Va subratllar que el mètode de fabricació es pot escalar, assenyalant que la capa interfacial és un "compost barat que és soluble en dissolvents habituals, de manera que es pot utilitzar en un procés de recobriment roll-to-roll com la resta de capes" en una cèl·lula OPV.
Engmann veu potencial per als additius més enllà de l'OPV en altres tecnologies de cèl·lules de tercera generació, com les cèl·lules solars de perovskita i les cèl·lules solars sensibilitzades amb colorants (DSSC). "Altres tecnologies basades en semiconductors orgànics/híbrids, com les cèl·lules solars DSSC i perovskite, tenen problemes d'estabilitat similars a les cèl·lules solars orgàniques, de manera que hi ha una bona probabilitat que també puguin contribuir a resoldre problemes d'estabilitat en aquestes tecnologies", va dir.
La cèl·lula es va presentar al document "Vitamina C per a cèl·lules solars orgàniques no basades en fulleres fotoestables”, publicat aInterfícies de material aplicat ACS.El primer autor de l'article és Sambathkumar Balasubramanian de SDU CAPE. L'equip incloïa investigadors de la SDU i la Universitat Rey Juan Carlos.
De cara al futur, l'equip té plans per a més investigacions sobre enfocaments d'estabilització amb antioxidants naturals. "En el futur, continuarem investigant en aquesta direcció", va dir Engmann en referència a una investigació prometedora sobre una nova classe d'antioxidants.
Hora de publicació: 10-jul-2023