| 0 |
|
Вот уже несколько десятилетий усилия по улучшению эффективности преобразования энергии органических солнечных батарей тормозились недостатками, присущими используемым в них металлическим электродам.
Металлы, проводимость которых не ухудшается в присутствии воды и кислорода, имеют высокую рабочую функцию — параметр, отражающий сложность переноса электронов из фотоактивного слоя в электроды. Те же металлы, низкая рабочая функция которых делает возможным легкий транспорт электронов, нестабильны и со временем окисляются. Таким образом, разрабатывая солнечные батареи, инженеры вынуждены были искать компромисс между окислительной стабильностью и рабочей функцией металла катода.
О взятии «электродного барьера» рапортовали в журнале Science исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте (UMass Amherst), которые разработали конструкцию солнечных элементов, позволяющую применять для изготовления электрода практически любой металл. Профессор Тодд Эмрик (Todd Emrick) и его ассистент Зак Пейдж (Zak Page) синтезировали новый вид полимеров, содержащих цвиттерионы (zwitterion), нейтральные молекулы в форме диполей, сильно взаимодействующих с металлическими электродами.
Полученные материалы использовали в сопряженных (conjugated) системах, также известных как полупроводники, в промежуточных слоях солнечных элементов. Однако исследование, с применением ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии, показало, что для улучшения транспорта электронов интерфейсная прослойка CPZ (conjugated polymer zwitterion) должна быть очень тонкой (менее 5 нм), что трудноосуществимо технологически.
Это побудило авторов обратиться к фуллеренам (C60) — классической системе, являющейся примером хорошего транспорта электронов. Они выяснили как, посредством простой трехэтапной процедуры, можно эффективно внедрить в фуллерены цвиттерионную функциональность, необходимую для изменения рабочей функции электродов.
Кроме того, было установлено, что даже лучший результат дает модификация фуллеренов аминами. Для эффективного выравнивания энергетических уровней фотоактивного и электродного слоев, согласующий промежуток между ними из такого материала (C60-N) не должен быть сверхтонким, что увеличивает практическую ценность этого открытия.
«Это в корне меняет наши возможности по перемещению электронов между несхожими материалами, — заявил Эмрик. — Полимеры и фуллерены изменяют электронные свойства металлов, с которыми контактируют, превращая их из неэффективных устройств в самые эффективные из созданных до сих пор».
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
