Attraper quelques rayons cellules solaires organiques font un bond en avant, l'Argonne National Laboratory
Réunis par la force de la nature, mais écartelé par la force de l'homme - il semble que le réglage d'une histoire d'amour, mais il est aussi une description de base de la façon dont les scientifiques ont commencé à fabriquer des cellules solaires organiques plus efficaces.
Au niveau atomique, les cellules solaires organiques fonctionnent comme les familles ennemies dans Romeo et Juliette. Il y a une forte attraction naturelle entre les charges positives et négatives qu'un photon frappe après génère la cellule, mais pour capter l'énergie, ces frais doivent être conservés séparément.
Lorsque ces frais sont toujours liés ensemble, ils sont connus des scientifiques comme un exciton. « La vraie question que ce travail tente de répondre est de savoir comment concevoir un matériau qui fera diviser l'exciton nécessitent moins d'énergie », a déclaré Lin Chen chimiste principal du Département américain de l'Énergie (DOE) Laboratoire national d'Argonne.
Les excitons peuvent être considérés comme une sorte de « quasiparticle », a dit Chen, parce qu'ils présentent certains comportements uniques. Lorsque les deux régions chargées de l'exciton - l'électron et une région connue sous le nom d'un « trou » - sont rapprochés, ils sont difficiles à Écartez.
« Le plus près du trou et les régions d'électrons sont à l'intérieur d'un exciton, plus ils sont susceptibles de se recombiner sans produire de l'électricité », a déclaré Chen.
Lorsque l'énergie est ajoutée au système, cependant, les charges commencent à se séparer, ce qui rend les électrons et les trous complètement libres et permettant éventuellement la possibilité de produire de l'électricité en cours et l'extraction
« Le plus près du trou et les régions d'électrons sont à l'intérieur d'un exciton, plus ils sont susceptibles de se recombiner sans produire de l'électricité », a déclaré Chen. « Mais si elles sont déjà « pré-séparés » ou polarisée, plus ils sont susceptibles d'échapper à ce piège potentiel et devenir des porteurs de charge efficaces. »
Dans la nouvelle expérience, Chen et ses collègues ont examiné la façon dont quatre molécules différentes dans la couche de polymère au milieu d'une cellule solaire produite différentes dynamique des excitons. Ils ont découvert que plus excitons fortement polarisées ont produit plus efficaces cellules solaires à base de polymère.
« Si l'exciton classique, juste après il est généré, contient le trou et l'électron dans presque au même endroit, ces nouveaux matériaux génèrent un exciton qui est beaucoup plus polarisée au début », a déclaré Chen. À l'heure actuelle, l'équipe de collaboration explore de nouveaux matériaux pour les cellules solaires organiques à haut rendement en fonction de ces résultats.
les cellules solaires organiques ont encore une façon d'aller à se rapprocher de l'efficacité de leurs concurrents inorganiques, à base de silicium, mais ils restent beaucoup plus attrayant du point de vue des coûts. Des recherches plus approfondies sur la dynamique électronique de l'énergie photovoltaïque organique est essentielle pour améliorer leur efficacité et rendant ainsi le coût compétitif de l'énergie solaire avec des sources d'énergie conventionnelles, a dit Chen.
Le travail a été récemment publiée dans le Journal of the American Chemical Society.
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