חוקרים דנים מדווחים כי טיפול בתאים סולאריים אורגניים שאינם מבוססי קולט פולרן באמצעות ויטמין C מספק פעילות נוגדת חמצון המקלה על תהליכי השפלה הנובעים מחשיפה לחום, אור וחמצן. התא השיג יעילות המרת הספק של 9.97%, מתח מעגל פתוח של 0.69 V, צפיפות זרם קצר של 21.57 mA/cm2 ומקדם מילוי של 66%.
צוות חוקרים מאוניברסיטת דרום דנמרק (SDU) ביקש להתאים את ההתקדמות הנעשית ביעילות המרת החשמל עבור תאים סולאריים אורגניים (OPV) שנעשו עםמקבל לא פולרן (NFA)חומרים עם שיפורי יציבות.
הצוות בחר בחומצה אסקורבית, הידועה בכינויו ויטמין C, והשתמש בה כשכבת פסיבציה בין שכבת תחמוצת אבץ (ZnO) להובלת אלקטרונים (ETL) לבין השכבה הפוטו-אקטיבית של תאי NFA OPV המיוצרים עם ערימת שכבת התקן הפוכה ו- פולימר מוליך למחצה (PBDB-T:IT-4F).
המדענים בנו את התא עם שכבת אינדיום בדיל אוקסיד (ITO), ZnO ETL, שכבת ויטמין C, בולם PBDB-T:IT-4F, שכבה סלקטיבית של תחמוצת מוליבדן (MoOx) ושכבת כסף (Ag ) מגע מתכת.
הקבוצה מצאה שהחומצה האסקורבית מייצרת אפקט פוטו מייצב, ודיווחה שפעילות נוגדת חמצון מקלה על תהליכי הפירוק הנובעים מחשיפה לחמצן, אור וחום. בדיקות, כגון ספיגה הנראית לעין אולטרה סגול, ספקטרוסקופיה עכבה, מדידות מתח וזרם תלויות באור, גילו גם כי ויטמין C מפחית את ההלבנה בפוטו של מולקולות NFA ומדכא את ריקומבינציית המטען, ציין המחקר.
הניתוח שלהם הראה שאחרי 96 שעות של פירוק פוטו מתמשך תחת שמש 1, המכשירים המובלעים המכילים את השכבה הביניים של ויטמין C שמרו על 62% מערכם המקורי, כאשר מכשירי הייחוס שמרו רק על 36%.
התוצאות גם הראו שרווחי היציבות לא באים בעלות של יעילות. מכשיר האלוף השיג יעילות המרת הספק של 9.97%, מתח מעגל פתוח של 0.69 V, צפיפות זרם קצר של 21.57 mA/cm2 ומקדם מילוי של 66%. מכשירי הייחוס שאינם מכילים ויטמין C, הפגינו יעילות של 9.85%, מתח מעגל פתוח של 0.68V, זרם קצר של 21.02 mA/cm2 ומקדם מילוי של 68%.
כשנשאלה על פוטנציאל מסחור ומדרגיות, וידה אנגמן שעומדת בראש קבוצה ב-המרכז להתקני אנרגיה פוטו-וולטאיים מתקדמים וסרטי דק (SDU CAPE), אמר למגזין pv, "המכשירים שלנו בניסוי זה היו 2.8 מ"מ ו-6.6 מ"מ, אך ניתן להגדיל אותם במעבדת הגלגול שלנו ב-SDU CAPE, שם אנו מייצרים באופן קבוע גם מודולי OPV".
היא הדגישה כי ניתן להתאים את שיטת הייצור, והצביעה על כך ששכבת הממשק היא "תרכובת זולה שמסיסה בממיסים רגילים, כך שניתן להשתמש בה בתהליך ציפוי מגלגל לגליל כמו שאר השכבות" תא OPV.
Engmann רואה פוטנציאל לתוספים מעבר ל-OPV בטכנולוגיות תאים אחרות מהדור השלישי, כגון תאים סולריים פרוסקיט ותאים סולאריים בעלי רגישות צבע (DSSC). "לטכנולוגיות אחרות המבוססות על מוליכים למחצה אורגניים/היברידיים, כמו תאים סולריים DSSC ו-perovskite, יש בעיות יציבות דומות לתאים סולאריים אורגניים, כך שיש סיכוי טוב שהן יכולות לתרום לפתרון בעיות יציבות גם בטכנולוגיות אלו", אמרה.
התא הוצג בעיתון "ויטמין C עבור תאים סולאריים אורגניים שאינם מבוססי פולרן יציבים בצילום" פורסם בACS Applied Material Interfaces.המחבר הראשון של המאמר הוא Sambathkumar Balasubramanian של SDU CAPE. הצוות כלל חוקרים מ-SDU ומאוניברסיטת ריי חואן קרלוס.
במבט קדימה יש לצוות תוכניות למחקר נוסף על גישות ייצוב באמצעות נוגדי חמצון טבעיים. "בעתיד, נמשיך לחקור בכיוון הזה", אמר אינגמן בהתייחסו למחקר מבטיח על סוג חדש של נוגדי חמצון.
זמן פרסום: יולי-10-2023