Transformador Fotovoltaico Semitransparente Orgánico de la Energía (OSPEC) - Una Solución Verde a las Necesidades Energéticas De Hoy

Profesor Xiaomei Jiang, Laboratorio de la Optoelectrónica de Nanostructure, Departamento de la Física, Universidad de la Florida Del Sur
Autor Correspondiente: xjiang@cas.usf.edu

Las células solares Orgánicas o el photovoltaics orgánico (OPV) basado en los polímeros conjugados (e.g., poly-3-hexylthiophene, P3HT) y los derivados del fullerene (e.g., [6,6] - éster metílico fenilo del ácido butírico C61, PCBM) han atraído la atención durante las últimas décadas porque pueden proporcionar a una ruta de poco costo al uso amplio de la energía solar para la generación de corriente eléctrica. 1-3

Estos semiconductores orgánicos tienen la ventaja de ser químicamente flexibles para las modificaciones materiales, así como mecánicamente flexibles para el anticipado de barato, del gran escala tramitando por ejemplo estampar con estarcido o pintar (con vaporizador) en los substratos flexibles. La generación siguiente del mundo de microelectrónica puede ser dominada por “electrónica plástica” y se prevee que las células solares orgánicas desempeñen un papel importante en estas tecnologías futuras. Cuadro 1 demostraciones un gráfico conceptual del arsenal flexible de OPV (panel superior) y el dispositivo real en el substrato del ANIMAL DOMÉSTICO (un panel más inferior)4.

Cuadro 1. gráfico Conceptual del arsenal flexible de OPV (panel superior) y el dispositivo real en el substrato del ANIMAL DOMÉSTICO (un panel más inferior)

El proceso fotovoltaico en dispositivos de célula solar orgánicos consiste en cuatro procesos sucesivos: absorción de la luz, disociación del excitón, transporte de la carga, y colección de la carga: la amortiguación de un fotón crea un excitón (par limitado del electrón-agujero). El excitón difunde al interfaz de dos diversos componentes, donde ocurre la disociación del excitón o la separación de la carga, seguido por las cargas positivas (agujeros) que se mueven a los ánodos y las cargas negativas (electrones) al cátodo. El Cuadro 2 demuestra cómo la electricidad se genera en dispositivo de OPV.

Cuadro 2. Cómo la electricidad se genera en dispositivo orgánico (OPV) del photovoltaics.

Varios parámetros determinan el funcionamiento de una célula solar, a saber, el voltaje de circuito abierto (v)oc, cortocircuitan la corriente (i)sc, y el supuesto factor del terraplén (FF). El η total de la eficiencia de conversión de potencia se define como η = (los FF)•scoc(IV)/P.m Durante la última década, la eficiencia de OPV se ha mejorado importante sobre al 5% en célula3,5 y al 1% en submódulos5, debido a una mejor comprensión de la física del dispositivo, a la optimización del dispositivo que dirigía y a progresos de nuevos materiales2,3,6.

Sin Embargo, la mayor parte de tales dispositivos de OPV se desarrollan en laboratorios con la barrena-capa de participación de proceso de la fabricación para la capa photoactive y el uso del alto vacío de depositar el cátodo. Esta técnica convencional limita el potencial real de OPV en mercado comercial: fabricación barata, tasa de producción procesable y alta de la solución7.

Recientemente, los esfuerzos de investigación mundiales han estado en desarrollar el contacto transparente basado en polivinílico modificada (3,4ethylenedioxythiophene): polivinílico (styrenesulfonate) (PEDOT: Solución de PSS)8. Para la producción del gran escala, la impresión de la pantalla9, la impresión de la inyección de tinta10 y el pintar (con vaporizador)11 se han demostrado sobre todo en células de OPV.

Transformador Fotovoltaico Semitransparente Orgánico de la Energía o abreviado pues OSPEC es una novedad puesto que combina tres características de OPV: la solución procesable, aspira compatible libre y en grande. OSPEC utiliza una técnica especial del aerosol desarrollada por los investigadores en Laboratorio de la Optoelectrónica de Nanostructure en USF, partnering con New Energy Technologies, Inc y el Corredor De Alta Tecnología de la Florida, para fabricar los módulos de OPV con los contactos transparentes12. La Figura 3a muestra un arsenal de trabajo de OSPEC, y 3b es sus características del actual-voltaje. La eficiencia de conversión total de potencia es 0,42% bajo 1 irradiación del sol.

Cuadro 3. (a) Que Trabaja arsenal de OSPEC, (b) sus características del actual-voltaje.

OSPEC es una solución “verde” para las necesidades energéticas de hoy. Tiene diversas aplicaciones determinado en productos fotovoltaicos integrados constructivos. La Mayoría de las células solares convencionales se componen de las obleas de silicio, una substancia opaca quebradiza que limite cómo pueden ser utilizadas. Por ejemplo, en tecnología de la ventana donde está una cuestión clave la diapositiva, OSPEC se puede hacer semitransparente; más lejos más, OSPEC se realiza mejor que las células solares de silicio bajo luz ambiente13, que ofrece las nuevas oportunidades para las aplicaciones interiores.


Referencia

1. G. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, y A.J. Heeger, Ciencia 270, 1789 (1995).
2. S.E. Shaheen, C.J. Brabec, N.S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, y J.C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 78, 841 (2001).
3. 15W. MA, C. Yang, X. Gong, K. Lee, y A.J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 15, 1617 (2005).
4. J. Lewis, J. Zhang y X. Jiang, Fabricación del arsenal solar orgánico para las aplicaciones en sistemas microelectromecánicos, Gorrón de la Energía Renovable y Sostenible 1, Vol. 1 (2009).
5. Martin A. Green, Esmeril de Keith, Y. Hishikawa y W. Warta, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2008; 16:435-440, Vectores de la Eficiencia de la Célula Solar (Versión 32),
6. Y. Liang, Y. Wu, D. Feng, S. Tsai, H. Son, G. Li, y L. Yu, Revelado de los Nuevos Polímeros Semiconductores para las Células Solares del Alto Rendimiento, J. QUÍM. SOC. 2009, 131, 56-57.
7. Fabricación de F.C. Krebs “y tramitación de las células solares del polímero: Una revista de la impresión y de los Materiales De energía solar y de las Células Solares 93 de las técnicas de la capa” (2009) 394-412
8. Huang et.al. Adv. Mater. 20, 415, 2008,
9. Shaheen et.al. APL 79, 2996, 2001
10. T. Aernouts, a_ T. Aleksandrov, C. Girotto, J. Genoe, y J. Poortmans, las células solares orgánicas basadas Polímero usando capas activas impresas inyección de tinta, la FÍSICA APLICADA PONE LETRAS a 92, 033306 (2008)
11. Lim et.al. APL. 93, 193301, 2008
12. Patente provisional de los E.E.U.U. # 12/630,398.
13. X.Jiang et.al., trabajo inédito; Proc. De IEEE, Vol. 93, No.8, 1429(2005); A.Jäger-Waldau, “Instituto del informe del PICOVOLTIO 2003” para el ambiente y la continuidad, EUR. Comisión, 2003

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Xiaomei Jiang (Universidad de la Florida Del Sur)

Date Added: Dec 20, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:42

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