Vědci z Kalifornské univerzity v Los Angeles (UCLA) použili antioxidant známý jako L-glutathion jako mezivrstvu v organickém fotovoltaickém článku. Proto, aby zabránili oxidaci jiných materiálů. Článek má účinnost 13,5 % a průměrnou propustnost viditelného světla 21,5 %. Vědci uvedli, že je vhodný pro aplikace v solárních sklenících.
Vědci z UCLA vyvinuli polotransparentní organické solární (OPV) články. Ty mohou poskytovat energii skleníkům a zároveň blokovat ultrafialové paprsky, aby se zabránilo přehřátí.
„Už jsme založili start-up, který zvýší výrobu těchto organických solárních článků pro průmyslové použití,“ řekl výzkumník Minhuan Wang.
Nové zařízení obsahuje antioxidant L-glutathion jako redukční mezivrstvu. To usnadňuje přenos náboje mezi vrstvou oxidu zinečnatého (ZnO) v buňce a vyrobenou fotoaktivní vrstvou. Ta je vyrobena z nefullerenového akceptoru známého jako PM6:Y6, uvedli vědci v článku „Dosažení udržitelnosti skleníků integrací stabilních poloprůhledných organických látek.“ Ta se nedávno publikovala v Nature Sustainability.
Postavili článek se substrátem vyrobeným ze skla a oxidu india a cínu (ITO), novou mezivrstvou a fotoaktivní vrstvou. Dále i děrovou transportní vrstvou vyrobenou z oxidu molybdenového (MoO3) a stříbrným (Ag) kovovým kontaktem.
Organická fotovoltaika pro skleníkové aplikace
,,Molekula lG může účinně vynulovat oba hlavní defekty ve filmu ZnO a snížit rekombinaci nosiče na rozhraní,“ uvedli akademici s odkazem na pasivační efekt mezivrstvy. ,,Přenosu náboje z povrchu ZnO na O2 brání molekula lG, což zabraňuje tvorbě molekuly superoxidu.“
Podle jejich zjištění má nová mezivrstva dvě různé funkce. Na jedné straně působí jako pasivační činidlo a na druhé straně potlačuje tvorbu superoxidu, která je obvykle vyvolána vakancí kyslíku na povrchu ZnO.
,,Potlačená tvorba superoxidových a hydroxidových radikálů vedla zejména ke zvýšené provozní stabilitě zapouzdřených poloprůhledných OPV zařízení. A to s fotoaktivní vrstvou PM6/Y6,“ uvedla americká skupina. „Zařízení s mezivrstvou LG si po 1 008 hodinách nepřetržité expozice pod osvětlením zachovala více než 84 % své původní účinnosti.“
S přidáním mezivrstvy se také zvýšila účinnost článku – z 11,6 % na 13,5 %. A to se zvýšením hustoty zkratového proudu z 20,5 na 22,2 mA cm-2. ,,Kromě toho, díky silné redukovatelnosti molekuly lG, je produkce radikálů snížena,“ uvedli vědci.
Testovali také růst běžných plodin, jako je pšenice, fazole mungo a brokolice. A to v sestavě s průhlednou skleněnou střechou se segmenty anorganických solárních článků. Ale také sestavou se střechou vyrobenou výhradně z poloprůhledných organických solárních článků.
„Plodiny ve skleníku s polotransparentní organickou solární střechou rostly více než plodiny v běžném skleníku,“ uvedli. A to tím, že vrstva L-glutathionu blokuje ultrafialové paprsky. Ty jsou škodlivé pro růst rostlin, a také infračervené paprsky, které může způsobit přehřátí skleníků.
,,Neočekávali jsme, že organické solární články předčí konvenční skleník se skleněnou střechou,“ řekl spoluautor Yepin Zhao. ,,Ale experimenty jsme opakovali několikrát se stejnými výsledky. A po dalším výzkumu a analýze jsme zjistili, že rostliny nepotřebují k růstu tolik slunečního světla, jak jsme si původně mysleli.“
Zdroj: pv-magazine, TowPoint