Dánští vědci uvádějí, že ošetření organických solárních článků na bázi nefullerenových akceptorů vitamínem C poskytuje antioxidační aktivitu. Ta zmírňuje degradační procesy vznikající působením tepla, světla a kyslíku. Článek dosáhl účinnosti přeměny energie 9,97 %, napětí naprázdno 0,69 V, hustoty zkratového proudu 21,57 mA/cm2 a faktoru plnění 66 %.
Tým výzkumníků z University of Southern Denmark (SDU) se snažil porovnat pokroky dosažené v účinnosti přeměny energie u organických solárních článků (OPV) vyrobených z materiálů nefullerenových akceptorů (NFA) se zlepšením stability.
Tým vybral kyselinu askorbovou, běžně známou jako vitamin C. A použil ji jako pasivační vrstvu mezi vrstvou pro přenos elektronů (ETL) oxidu zinečnatého (ZnO) a fotoaktivní vrstvou v buňkách NFA OPV vyrobených s invertovaným vrstveným zařízením a vrstvou polovodičového polymeru (PBDB-T:IT-4F).
Vědci postavili buňku s vrstvou oxidu india a cínu (ITO), ZnO ETL, ošetřenou vrstvou vitamínu C, absorbérem PBDB-T:IT-4F, vrstvou selektivního nosiče oxidu molybdenu (MoO x) a stříbrnou (Ag) kovový kontakt.
Skupina zjistila, že kyselina askorbová má fotostabilizační účinek. A uvádí, že antioxidační aktivita zmírňuje degradační procesy vznikající při vystavení kyslíku, světlu a teplu. Testy, jako je ultrafialová absorpce, impedanční spektroskopie, měření napětí a proudu v závislosti na světle, také odhalily, že vitamín C snižuje fotobělení molekul NFA. A zároveň potlačuje rekombinaci náboje, poznamenal výzkum.
Vitamín C poskytující antioxidační aktivitu
Jejich analýza ukázala, že po 96 hodinách nepřetržité fotodegradace pod 1 sluncem si zapouzdřená, ošetřená zařízení obsahující mezivrstvu vitaminu C zachovala 62 % své původní hodnoty. Přičemž referenční zařízení si zachovala pouze 36 %.
Výsledky také ukázaly, že zvýšení stability nebylo za cenu efektivity. Šampionské zařízení dosáhlo účinnosti přeměny energie 9,97 %. Napětí naprázdno mělo 0,69 V, hustoty zkratového proudu 21,57 mA/cm2 a faktoru plnění 66 %. Referenční zařízení neobsahující vitamín C vykazovala účinnost 9,85 %. Napětí naprázdno měla 0,68 V, zkratový proud 21,02 mA/cm2 a faktor plnění 68 %.
Když se Vida Engmann, která vede skupinu v Centru pro pokročilou fotovoltaiku a energetická zařízení pro tenké vrstvy (SDU CAPE), zeptali na potenciál komercializace a škálovatelnosti, řekla: „Naše zařízení v tomto experimentu měla 2,8 mm2 a 6,6 mm2. Ale lze je zvětšit v naší laboratoři roll-to-roll v SDU CAPE, kde také pravidelně vyrábíme OPV moduly.“
Zdůraznila, že výrobní metodu lze škálovat a poukázala na to, že mezifázová vrstva je „levná sloučenina. Ta je rozpustná a ošetřená v obvyklých rozpouštědlech, takže ji lze použít v procesu potahování roll-to-roll jako ostatní vrstvy“ v OPV buňku.
Výrobní metoda zakládající se na levné sloučenině
Engmann vidí potenciál pro aditiva mimo OPV v jiných technologiích článků třetí generace. Jako jsou např. perovskitové solární články a solární články citlivé na barvivo (DSSC). „Další technologie na bázi organických/hybridních polovodičů, jako jsou DSSC a perovskitové solární články, mají podobné problémy se stabilitou jako organické solární články. Takže je velká šance, že mohou přispět k řešení problémů se stabilitou i v těchto technologiích,“ uvedla.
Článek se prezentuje v článku „Vitamin C for Photo-Stable Non-fullerene-acceptor-Based Organic Solar Cells“, publikovaném v ACS Applied Material Interfaces. Prvním autorem článku je Sambathkumar Balasubramanian z SDU CAPE. Tým zahrnoval výzkumníky z SDU a Rey Juan Carlos University.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
