Moltiplicatore di focale Fotovoltaico Semitrasparente Organico di Energia (OSPEC) - Una Soluzione Verde agli Odierni Bisogni Energetici

Il Professor Xiaomei Jiang, Laboratorio di Optoelettronica di Nanostructure, Dipartimento di Fisica, Università di Florida Del Sud
Autore Corrispondente: xjiang@cas.usf.edu

Le pile solari Organiche o il photovoltaics organico (OPV) basato sui polimeri coniugati (per esempio, poly-3-hexylthiophene, P3HT) e sui derivati del fullerene (per esempio, [6,6] - estere metilico fenilico dell'acido butirrico C61, PCBM) hanno attirato l'attenzione durante le decadi passate perché possono fornire un itinerario redditizio ad ampio uso di energia solare per la generazione di corrente elettrica. 1-3

Questi semiconduttori organici presentano il vantaggio di essere chimicamente flessibili per le modifiche materiali come pure meccanicamente flessibili per il futuro di trattamento della larga scala e a basso costo quale la schermo-stampa o di polverizzazione sui substrati flessibili. La generazione seguente del mondo di microelettronica può essere dominata “da elettronica di plastica„ e le pile solari organiche si pensano che svolgano un ruolo importante in queste tecnologie future. Figura 1 manifestazioni un'estrazione concettuale della schiera flessibile di OPV (comitato superiore) e l'unità reale sul substrato dell'ANIMALE DOMESTICO (pannello inferiore)4.

Figura 1. estrazione Concettuale della schiera flessibile di OPV (comitato superiore) e l'unità reale sul substrato dell'ANIMALE DOMESTICO (pannello inferiore)

Il trattamento fotovoltaico in unità di pila solare organiche consiste di quattro trattamenti successivi: assorbimento della luce, dissociazione dell'eccitone, trasporto della tassa e raccolta della tassa: l'assorbimento di un fotone crea un eccitone (paio limitato del elettrone-foro). L'eccitone si diffonde all'interfaccia di due componenti differenti, in cui la dissociazione dell'eccitone o la separazione di carica accade, seguita dalle cariche positive (fori) che si muovono verso gli anodi e dalle cariche negative (elettroni) verso il catodo. Figura 2 dimostra come l'elettricità è generata in unità di OPV.

Figura 2. Come l'elettricità è generata in unità organica (OPV) di photovoltaics.

Parecchi parametri determinano la prestazione di una pila solare, vale a dire, la tensione a circuito aperto (v)oc, mettono in cortocircuito la corrente (i)sc ed il cosiddetto fattore del materiale di riempimento (FF). Il η globale di risparmio di temi di trasformazione dell'energia è definito come η = (FF)•scoc(IV)/P.m Negli ultimi dieci anni, il risparmio di temi di OPV è stato migliorato significativamente più a 5% in unicellulare3,5 e a 1% in sottomoduli5, a causa di migliore comprensione della fisica dell'unità, dell'ottimizzazione dell'unità che costruiscono e degli sviluppi di nuovi materiali2,3,6.

Tuttavia, la maggior parte di tali unità di OPV sono sviluppate in laboratori con il rotazione-rivestimento di coinvoluzione trattato di montaggio per il livello fotoattivo e l'uso di alto vuoto depositare il catodo. Questa tecnica convenzionale limita il potenziale reale di OPV nel servizio commerciale: fabbricazione a basso costo, tariffa processable ed alta della soluzione di produzione7.

Recentemente, gli sforzi di ricerca mondiali sono stati sullo sviluppare il contatto trasparente basato su poli modificato (3,4ethylenedioxythiophene): poli (styrenesulfonate) (PEDOT: Soluzione di PSS)8. Per produzione della larga scala, la stampa dello schermo9, la stampa del getto di inchiostro10 e polverizzare11 sono state dimostrate principalmente negli unicellulari di OPV.

Il Moltiplicatore di focale Fotovoltaico Semitrasparente Organico di Energia o abbreviato come OSPEC è una novità poiché combina tre funzionalità di OPV: la soluzione processable, vacuum compatibile libero e su grande scala. OSPEC utilizza una tecnica speciale dello spruzzo sviluppata dai ricercatori nel Laboratorio dell'Optoelettronica di Nanostructure in USF, partnering con le Tecnologie di New Energy, Inc e Corridoio di Alta Tecnologia di Florida, per da costruzione i moduli di OPV con i contatti trasparenti12. La Figura 3a mostra una schiera di lavoro di OSPEC e 3b è le sue caratteristiche di corrente-tensione. Il risparmio di temi di trasformazione dell'energia globale è 0,42% nell'ambito di 1 irraggiamento del sole.

Figura 3. (a) schiera di Lavoro di OSPEC, (b) le sue caratteristiche di corrente-tensione.

OSPEC è una soluzione “verde„ per gli odierni bisogni energetici. Ha vari prodotti fotovoltaici integrati in costruzione delle applicazioni specialmente. La Maggior Parte delle pile solari convenzionali si compongono delle lastre di silicio, una sostanza opaca friabile che limita come possono essere usate. Per esempio, sulla tecnologia della finestra dove la trasparenza è un punto chiave, OSPEC può essere reso semitrasparente; più ulteriormente più, OSPEC esegue meglio delle cellule solari al silicio nell'ambito di indicatore luminoso ambientale13, che offre le nuove opportunità per le applicazioni dell'interno.


Riferimento

1. G. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl ed A.J. Heeger, Scienza 270, 1789 (1995).
2. S.E. Shaheen, C.J. Brabec, N.S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz e J.C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 78, 841 (2001).
3. 15W. MA, C. Yang, X. Gong, K. Lee ed A.J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 15, 1617 (2005).
4. J. Lewis, J. Zhang e X. Jiang, Montaggio della schiera solare organica per le applicazioni nei sistemi microelectromechanical, Giornale di Energia Rinnovabile e Sostenibile 1, Volume 1 (2009).
5. Martin A. Green, Smeriglio di Keith, Y. Hishikawa e W. Warta, Prog. Photovolt: Ricerca. Appl. 2008; 16:435-440, Tabelle di Risparmio Di Temi della Pila Solare (Versione 32),
6. Y. Liang, Y. Wu, D. Feng, S. Tsai, H. Son, G. Li e L. Yu, Sviluppo di Nuovi Polimeri Semiconduttori per le Pile Solari di Rendimento Elevato, J. SOC 2009, 131, 56-57 DI CHIM.
7. Montaggio di F.C. Krebs “e trattamento delle pile solari del polimero: Una rassegna di stampa e dei Materiali A energia solare di tecniche del rivestimento„ & delle Pile Solari 93 (2009) 394-412
8. Huang et.al. Adv. Mater. 20, 415, 2008,
9. Shaheen et.al. APL 79, 2996, 2001
10. T. Aernouts, il a_ T. Aleksandrov, C. Girotto, J. Genoe e J. Poortmans, pile solari organiche basate Polimero facendo uso dei livelli attivi stampati getto di inchiostro, FISICA APPLICATA SEGNA 92 con lettere, 033306 (2008)
11. Lim et.al. APL. 93, 193301, 2008
12. Brevetto provvisorio degli STATI UNITI # 12/630,398.
13. X.Jiang et.al., lavoro non pubblicato; Proc. Di IEEE, Volume 93, No.8, 1429(2005); A.Jäger-Waldau, “Istituto di relazione di PV 2003„ per l'ambiente ed il sostentamento economico, EUR. Commissione, 2003

Copyright AZoNano.com, il Professor Xiaomei Jiang (Università di Florida Del Sud)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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