Các nhà nghiên cứu Đan Mạch báo cáo rằng việc xử lý các tế bào quang điện hữu cơ không chứa fullerene bằng vitamin C cung cấp hoạt động chống oxy hóa làm giảm các quá trình phân hủy phát sinh do tiếp xúc với nhiệt, ánh sáng và oxy. Tế bào đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 9,97%, điện áp mạch hở là 0,69 V, mật độ dòng điện ngắn mạch là 21,57 mA/cm2 và hệ số lấp đầy là 66%.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Nam Đan Mạch (SDU) đã tìm cách phù hợp với những tiến bộ đang được thực hiện trong hiệu suất chuyển đổi năng lượng cho các tế bào quang điện hữu cơ (OPV) được tạo ra vớichất nhận không phải fullerene (NFA)vật liệu có cải tiến về độ ổn định.
Nhóm nghiên cứu đã chọn axit ascorbic, thường được gọi là vitamin C, và sử dụng nó làm lớp thụ động giữa lớp vận chuyển điện tử (ETL) kẽm oxit (ZnO) và lớp quang hoạt trong pin OPV NFA được chế tạo bằng một lớp thiết bị đảo ngược và một polyme bán dẫn (PBDB-T:IT-4F).
Các nhà khoa học đã chế tạo pin với lớp oxit thiếc indi (ITO), lớp ZnO ETL, lớp vitamin C, chất hấp thụ PBDB-T:IT-4F, lớp chọn lọc chất mang oxit molypden (MoOx) và lớp tiếp xúc kim loại bạc (Ag).
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng axit ascorbic tạo ra hiệu ứng ổn định quang học, báo cáo rằng hoạt động chống oxy hóa làm giảm các quá trình phân hủy phát sinh do tiếp xúc với oxy, ánh sáng và nhiệt. Các thử nghiệm, chẳng hạn như hấp thụ tia cực tím-khả kiến, phổ trở kháng, phép đo điện áp và dòng điện phụ thuộc vào ánh sáng, cũng cho thấy vitamin C làm giảm quá trình tẩy trắng quang học của các phân tử NFA và ngăn chặn sự tái hợp điện tích, nghiên cứu lưu ý.
Phân tích của họ cho thấy, sau 96 giờ phân hủy quang liên tục dưới 1 Mặt trời, các thiết bị được bao bọc chứa lớp xen kẽ vitamin C vẫn giữ được 62% giá trị ban đầu, trong khi các thiết bị tham chiếu chỉ giữ được 36%.
Kết quả cũng cho thấy rằng sự gia tăng độ ổn định không phải trả giá bằng hiệu suất. Thiết bị champion đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 9,97%, điện áp mạch hở là 0,69 V, mật độ dòng điện ngắn mạch là 21,57 mA/cm2 và hệ số lấp đầy là 66%. Các thiết bị tham chiếu không chứa vitamin C, thể hiện hiệu suất 9,85%, điện áp mạch hở là 0,68V, dòng điện ngắn mạch là 21,02 mA/cm2 và hệ số lấp đầy là 68%.
Khi được hỏi về tiềm năng thương mại hóa và khả năng mở rộng, Vida Engmann, người đứng đầu một nhóm tạiTrung tâm quang điện tiên tiến và thiết bị năng lượng màng mỏng (SDU CAPE), nói với tạp chí pv, “Các thiết bị của chúng tôi trong thí nghiệm này có kích thước là 2,8 mm2 và 6,6 mm2, nhưng có thể được mở rộng quy mô trong phòng thí nghiệm cuộn sang cuộn của chúng tôi tại SDU CAPE, nơi chúng tôi cũng thường xuyên chế tạo các mô-đun OPV.”
Bà nhấn mạnh rằng phương pháp sản xuất này có thể được mở rộng quy mô, đồng thời chỉ ra rằng lớp giao diện là "một hợp chất giá rẻ có thể hòa tan trong dung môi thông thường, do đó có thể được sử dụng trong quy trình phủ cuộn như các lớp còn lại" trong pin OPV.
Engmann thấy tiềm năng cho các chất phụ gia ngoài OPV trong các công nghệ pin thế hệ thứ ba khác, chẳng hạn như pin mặt trời perovskite và pin mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm (DSSC). Bà cho biết: "Các công nghệ dựa trên chất bán dẫn hữu cơ/lai khác, chẳng hạn như pin mặt trời DSSC và perovskite, có các vấn đề về độ ổn định tương tự như pin mặt trời hữu cơ, vì vậy có nhiều khả năng chúng cũng có thể góp phần giải quyết các vấn đề về độ ổn định trong các công nghệ này".
Tế bào được trình bày trong bài báo “Vitamin C cho tế bào quang điện hữu cơ không chứa fullerene ổn định quang học,” được xuất bản trongGiao diện vật liệu ứng dụng ACS.Tác giả đầu tiên của bài báo là Sambathkumar Balasubramanian của SDU CAPE. Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà nghiên cứu từ SDU và Đại học Rey Juan Carlos.
Nhìn về phía trước, nhóm nghiên cứu có kế hoạch nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp ổn định bằng cách sử dụng chất chống oxy hóa tự nhiên. "Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu theo hướng này", Engmann nói khi đề cập đến nghiên cứu đầy hứa hẹn về một loại chất chống oxy hóa mới.
Thời gian đăng: 10-07-2023