Hidas virta rajoittaa orgaanista aurinkoenergiatehokkuutta

Chemnitzin teknillisen yliopiston tutkijat kehittävät kustannustehokkaita, tulostettavia orgaanisia aurinkokennoja, mutta hidas elektronien liike aiheuttaa kuljetusvastus, vähentämällä tehoa, ja niiden viimeisin tutkimus paljastaa sen perimmäiset syyt ja mahdolliset ratkaisut paranemiseen.



Chemnitzin teknillisen yliopiston tutkijat, joita johtaa prof. Dr. Carsten Deibel, edistää orgaanisten aurinkokennojen kehittämistä käyttämällä uusia puolijohteita ja vakiintuneita tulostusprosesseja.Nämä kevyet ja kustannustehokkaat aurinkokennot tarjoavat lupaavan vaihtoehdon perinteisille kiteisille piisoduuleille.Niiden tehokkuutta estää hidas varauskuljetus, mikä rajoittaa kokonaistehoa.

Toisin kuin tavanomaiset aurinkopaneelit, orgaaniset aurinkokennot valmistetaan tulostettavalla ”musteella”, joka luo häiriintyneen valon imeytymiskerroksen.Tämä häiriö hidastaa merkittävästi elektronien ja reikien liikkumista, mikä lisää kuljetuskestävyyttä, mikä on tärkeä tekijä, joka vähentää tehokkuutta.Kuljetusvastus johtaa siihen, että latauskuljettajat saavat omalla tavallaan, vähentäen täyttökerrointa ja yleistä tehoa.

Deibel ja Saladina oli syventämään ymmärrystään tästä aiheesta laajoja tutkimuksia erilaisista orgaanisista aurinkosolujen malleista.Analysoimalla virranjänniteominaisuuksia valaistuksen alla, he arvioivat, kuinka varauksen muodostuminen, rekombinaatio ja kuljetus ovat vuorovaikutuksessa tehonmuuntamisen tehokkuuden suhteen.Niiden tuloksia verrattiin sitten Suns-VOC-menetelmään, joka rakentaa vaihtoehtoisen virranjännitekäyrän, jota kuljetuskestävyys ei vaikuta.

Tulokset osoittavat, että huolimatta kuljetuskestävyydestä on merkittävä rajoittava tekijä, korkean tehokkuuden painettujen orgaanisten aurinkokennojen saavuttamiselle ei ole mitään perustavanlaatuista esteitä.Latauskuljetus on parantunut vuosien varrella, mutta tarkka yhteys täyttökerroinhäviöiden ja kuljetusvastuksen välillä pysyi epäselvänä.Seuranta, useiden saksalaisten yliopistojen tutkijat, tutkii edelleen kuljetusvastuksen fyysistä alkuperää.Ne korostavat, että rekombinaation lisäksi myös orgaanisten materiaalien valtioiden tiheyden muodossa on ratkaiseva rooli.