Перспективная альтернатива: полимерные солнечные батареи

Полимерные солнечные батареи – это перспективный альтернативный подход для фотоэлектрических приложений, поскольку они являются экономически эффективными, гибкими, легкими, и, возможно, одноразовыми, по сравнению с коммерческими устройствами на основе кремния.

В то время как эти преимущества привлекают все большее внимание к развитию полимерных солнечных батарей, на многие вопросы, касающиеся основополагающих механизмов работы таких устройств, еще предстоит дать ответ. Например, корреляция между напряжением разомкнутой цепи, критичным параметром, который определяет эффективность солнечной батареи, и работой выхода слоёв материала.

В последнее время исследователи во главе с Томасом М. Брауном и Альдо Ди Карло в университете Рима, Италия, провели систематический обзор более чем 10 контактных материалов, накапливающих электроны и дырки, начиная от проводящих полимеров до прозрачных проводящих оксидов металлов, в отношении их влияния на напряжение холостого хода солнечных батарей из P3HT:PCBM (сокращение для поли (3– гексилтиофен-2,5-диил) и 6,6- фенил-C61-масляной кислоты метилового эфира -производного фуллерена С60 , соответственно).

Изменяя комбинации материалов и методов осаждения, они смогли сделать статистический анализ данных, полученных для 23 различных вариантов устройства. Используя моделирование гетероперехода в солнечных батареях, общего принципа устройства всех исследованных вариантов, исследователи считают, что зависимость напряжения холостого хода от разности работы выхода носит линейный характер, когда разница работы выхода находится в пределах 1 вольта. Вне этого диапазона, напряжение холостого хода достигает насыщения и почти не меняется с разницей работы выхода.

Авторы работы комментируют: «результаты показывают, что только определенные состояния полимерного полупроводника являются полезными". Ученые заинтересованы в дальнейшем изучении влияния контактных материалов и поверхностей на стабильность устройства, а также хотят понять взаимодействие и влияние контактов и реальной морфологии фото-активных слоев на все фотоэлектрические параметры полимерных солнечных элементов.