유기 반투명 광전지 에너지 변환기 (OSPEC) - 오늘 에너지 필요에 녹색 해결책

Xiaomei 장 의 Nanostructure 광전자공학 실험실, 물리학, 남쪽 프로리다의 대학의 부 교수
대응 저자: xjiang@cas.usf.edu

전력 발생을 태양 에너지 (OPV)의 넓은 사용에 비용 효과적인 경로를 제공하기 수 있기 때문에 활용된 중합체 (예를들면, P3HT 많은 3 hexylthiophene) 및 fullerene 유래물 (예를들면, [6,6] - 페닐기 C61 부티르산 산 메틸 에스테르, PCBM)에 근거를 둔 유기 태양 전지 또는 유기 photovoltaics는 과거 십년간 내내 주의를 모았습니다. 1-3

이 유기 반도체에는 물자 수정을 위해 화학적으로 유연하고, 뿐 아니라 경계진 인쇄와 같이 가공하거나 유연한 기질에 살포하는 값이 싼, 대규모의 장래를 위해 기계적으로 유연하의 이점이 있습니다. 세계의 마이크로 전자공학의 차세대는 "플라스틱 전자공학"에 의해 지배될 수 있고 유기 태양 전지는 이 미래 기술에 있는 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 애완 동물 기질 (더 낮은 위원회)에 숫자 1 쇼 유연한 OPV 소집 (위 위원회)의 개념적인 그림 및 실제 장치4.

숫자 1. 유연한 OPV 소집 (위 위원회)의 개념적인 그림과 애완 동물 기질 (더 낮은 위원회)에 실제 장치

유기 태양 전지 장치에 있는 광전지 프로세스는 4개의 계속되는 프로세스로 이루어져 있습니다: 흡광, 여기자 분리, 책임 수송 및 책임 수집: 광양자의 흡수는 여기자 (바운스된 전자 구멍 쌍)를 만듭니다. 여기자는 양극으로 및 음극선으로 음전하 (전자) 선행된 여기자 분리 또는 책임 별거가 생기는 2개의 다른 분대의 공용영역에, 움직이는 양전하 (구멍)에 확산합니다. 전기가 OPV 장치에서 어떻게 일어나는지 숫자 2는 설명합니다.

숫자 2. 전기가 유기 photovoltaics 장치에서 일어나는 (OPV) 방법.

몇몇 매개변수는 태양 전지, (v) 즉, 열려있 회로 전압의 성과를 결정하고oc, 현재 (i),sc 그리고 소위 충분한 양 요인을 단락시킵니다 (FF). 전반적인 힘 변환 효율성 η는 η로 = 정의됩니다 (FF)•scoc(IV)/P.m 지난 십년간, OPV 효율성은 단세포에서 5%와 장치 물리학의 더 나은3,5 이해, 설계하는 장치5의 최적화 및 새로운 물자의 발달 때문에 하위 모듈에서 1% 이상에 현저하게, 향상되었습니다2,3,6.

그러나, 그 같은 OPV 장치의 대부분은 음극선을 예금하는 높은 진공의 photoactive 층 그리고 사용을 위한 제작 가공 관련시키는 회전급강하 코팅을 가진 실험실에서 발육됩니다. 이 전통적인 기술은 광고 시장에 있는 OPV의 실제적인 잠재력을 제한합니다: 값이 싼 제조, 해결책 처리 가능하고 높은 생산 비율7.

최근에, 세계적인 연구 노력은 변경한 많았던에 근거를 둔 투명한 접촉 개발에 있었습니다 (3,4ethylenedioxythiophene): 많은 (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) 해결책8. 대규모 생산을 위해, 경계진 인쇄9, 잉크 제트 인쇄10 및 살포는11 OPV 단세포에서 주로 설명되었습니다.

OPV의 3개의 특징을 결합하기 때문에 OSPEC가 참신이기 때문에 유기 반투명 광전지 에너지 변환기 또는 줄여쓰는: 처리 가능한 해결책은, 자유로운 대규모 양립한 진공 청소기로 청소합니다. OSPEC는 투명한 접촉을 가진 OPV 모듈을 날조하기 위하여 새로운 에너지 기술, Inc와 프로리다 하이테크 복도로 파트너가 되는 USF에 있는 Nanostructure 광전자공학 실험실에 있는 연구원이 개발한 특별한 살포 기술을, 이용합니다12. 숫자 3a는 작동 OSPEC 소집을 보여주고, 3b는 그것의 현재 전압 특성입니다. 전반적인 힘 변환 효율성은 1 태양 irradiance 이하 0.42%입니다.

OSPEC 소집을 작동하는 숫자 3. (a), (b) 그것의 현재 전압 특성.

OSPEC는 오늘 에너지 필요를 위한 "녹색" 해결책입니다. 그것에는 건축 통합 광전지 제품에서 각종 응용이 특히 있습니다. 대부분의 전통적인 태양 전지는 실리콘 박편, 제한하는 과민한 불투명한 물질로 어떻게 이용될 수 있는지 위로 만듭니다. 예를 들면, 투명도가 중요한 문제인 Windows 기술에, OSPEC는 반투명에게 만들어질 수 있습니다; 더 더 많은 것은, OSPEC 실내 응용을 위한 새로운 기회를 제공하는 주위 빛13의 밑에 실리콘 태양 전지 보다는 잘 능력을 발휘합니다.


참고

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2. S.E. Shaheen, C.J. Brabec, N.S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, 및 J.C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 78, 841 (2001년).
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10. T. Aernouts 의 a_ T. Aleksandrov, C. Girotto, J. Genoe, 및 J. Poortmans 의 잉크 제트에 의하여 인쇄된 액티브한 층을 사용하여 중합체에 기지를 둔 유기 태양 전지, 적용 물리학 92, 033306를 써 넣습니다 (2008년)
11. Lim et.al. APL. 93, 193301 2008년
12. 미국 임시 특허 # 12/630,398.
13. X.Jiang et.al., 미출판 일; Proc. IEEE의, Vol. 93, No.8, 1429(2005); A.Jäger-Waldau, 환경과 지속 가능성, Eur를 위한 "PV 상태 기록 2003년" 학회. 위원회 2003년

, 저작권 AZoNano.com Xiaomei 장 (남쪽 프로리다의 대학) 교수

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

Last Update: 13. June 2013 23:23

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