Менисковый метод улучшил показатели полимерных солнечных элементов

В последние годы, полностью полимерные солнечные элементы, благодаря их великолепным механическим свойствам и стабильности работы выдвинулись в числе наиболее перспективных технологий солнечной энергетики.

Для них так же, как и для других типов фотоэлектрических панелей, получаемых из растворов, ключевым условием достижения высокой эффективности преобразования является точный контроль морфологии изготавливаемых устройств.

Команда из Технического института физики и химии Китайской академии наук (CAS) и Бейханского университета разработали новую стратегию улучшения морфологии активного слоя полимерных элементов: вместо стандартного метода центрифугирования (Spin Coating, SP) этот слой предлагается наносить менисковым методом (Meniscus-Assisted-Coating, MAC).

Исследования динамики MAC с помощью абсорбционной спектроскопии в видимом и УФ-диапазоне показали, что скорость движения мениска сильно влияет на геометрическую форму линии трехфазного контакта, кинетику кристаллизации и размер разделения фаз, а также на характер кристалличности активного слоя.

Согласно результатам, представленным в статье, которая недавно вышла в журнале Advanced Materials, эффективность высококачественных полимерных плёнок, приготовленных методом MAC, достигала 15,53% и была существенно выше, чем у контрольных образцов, изготовленных методом центрифугирования (14,58%).

Авторы объясняют это превосходство оптоэлектронных свойств оптимизированной морфологией активного слоя, получаемого методом MAC: более упорядоченной упаковкой молекул и лучшей структурой взаимопроникающий нановолокон.

Чтобы проверить эту новую стратегию на совместимость и универсальность, китайские ученые применили MAC к другим системам. Точно контролируя скорость продвижения мениска, они изготовили полностью полимерные элементы площадью 1 квадратный сантиметр, эффективность преобразования солнечной энергии (Power Conversion Efficiency, PCE) у которых превысила 12%, а также несколько других плёнок активного слоя с PCE более 15%.

Такой успех, по их мнению, доказывает, что применение стратегии MAC является многообещающим подходом для изготовления высокоэффективных полностью полимерных солнечных батарей.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365