De Organische Semitransparent Photovoltaic Convertor van de Energie (OSPEC) - een Groene Oplossing voor Behoeften de Van Vandaag van de Energie

Professor Xiaomei Jiang, het Laboratorium van de Opto-elektronica Nanostructure, Afdeling van Fysica, Universiteit van Zuid-Florida
Overeenkomstige auteur: xjiang@cas.usf.edu

De Organische zonnecellen of organische die photovoltaics (OPV) op vervoegde polymeren (b.v., poly-3, P3HT) worden gebaseerd en fullerene derivaten (b.v., [6.6] hebben - phenyl C61 boterzuur methylester, PCBM) aandacht in de loop van de afgelopen decennia aangetrokken omdat zij een rendabele route aan breed gebruik van zonne-energie voor elektromachtsgeneratie kunnen verstrekken. 1-3

Deze organische halfgeleiders hebben het voordeel om voor materiële wijzigingen voor prospectief van goedkope, grote schaalverwerking chemisch flexibel, evenals mechanisch flexibel te zijn zoals het screen-printing of het bespuiten op flexibele substraten. De volgende generatie van de wereld van micro-elektronica kan door „plastic elektronika“ worden overheerst en de organische zonnecellen zouden moeten een belangrijke rol in deze toekomstige technologieën spelen. Figuur 1 toont een conceptuele tekening van flexibele serie OPV (hoger paneel) en het daadwerkelijke apparaat op het substraat van het HUISDIER (lager paneel)4.

Figuur 1. Conceptuele tekening van flexibele serie OPV (hoger paneel) en het daadwerkelijke apparaat op het substraat van het HUISDIER (lager paneel)

Het photovoltaic proces in organische zonnecelapparaten bestaat uit vier opeenvolgende processen: lichtabsorptie, exciton scheiding, lastenvervoer, en lasteninzameling: de absorptie van een foton leidt tot exciton (begrensd elektron-gat paar). Exciton verspreidt aan de interface van twee verschillende componenten, waar exciton de scheiding of de lastenscheiding voorkomen, gevolgd door positieve lasten (gaten) tot de anoden en negatieve lasten die (elektronen) leiden aan de kathode. Figuur 2 toont aan hoe de elektriciteit in apparaat OPV wordt geproduceerd.

Figuur 2. Hoe de elektriciteit in organisch photovoltaicsapparaat (OPV) wordt geproduceerd.

Verscheidene parameters bepalen de prestaties van een zonnecel, namelijk, het open-circuit voltage (v)oc, sluiten huidig (i)sc, en de zogenaamde vullingsfactor kort (FF). De algemene efficiency η wordt van de machtsomzetting bepaald als η = (FF)•scoc(IV)/P.m Tijdens het afgelopen decennium, is de efficiency OPV beduidend verbeterd aan meer dan 5% in single cell3,5 en 1% in submodules5, ten gevolge van een beter inzicht in apparatenfysica, optimalisering van apparatentechniek en ontwikkelingen van nieuwe materialen2,3,6.

Nochtans, worden het grootste deel van dergelijke apparaten OPV in laboratoria met vervaardigingsproces ontwikkeld die rotatie-deklaag voor photoactive laag en het gebruik van hoog vacuüm impliceren om de kathode te deponeren. Deze conventionele techniek beperkt het echte potentieel van OPV in commerciële markt: goedkope productie, tarief van de oplossings het verwerkbare en hoge productie7.

Onlangs, zijn de onderzoeksinspanningen wereldwijd bij het ontwikkelen van transparant die contact geweest op gewijzigde poly (3,4ethylenedioxythiophene) wordt gebaseerd: poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) oplossing8. Voor grote schaalproductie, zijn de het schermdruk9, Inkjet de druk10 en het bespuiten11 aangetoond meestal in enige cellen OPV.

De Organische Semitransparent Photovoltaic Convertor van de Energie of afgekort als OSPEC is een nieuwigheid aangezien het drie eigenschappen van OPV combineert: verwerkbare de oplossing, zuigt vrij en op grote schaal compatibel systeem. OSPEC gebruikt een speciale die neveltechniek door onderzoekers in het Laboratorium van de Opto-elektronica Nanostructure in USF, partnering met de Technologieën van New Energy, N.v. en de Hoogte van Florida wordt ontwikkeld - technologieGang, modules OPV met transparante contacten te vervaardigen12. Het Cijfer 3a toont een het werk serie OSPEC, en 3b is zijn huidig-voltagekenmerken. De algemene efficiency van de machtsomzetting is 0.42% onder 1 zonirradiance.

Figuur 3. (a) Werkend serie OSPEC, (b) zijn huidig-voltagekenmerken.

OSPEC is een „groene“ oplossing voor de energiebehoeften van vandaag. Het heeft diverse toepassingen in het bijzonder in de bouw geïntegreerde photovoltaic producten. De Meeste conventionele zonnecellen worden samengesteld uit siliciumwafeltjes, een brosse ondoorzichtige substantie die beperkt hoe zij kunnen worden gebruikt. Bijvoorbeeld, op venstertechnologie waar de transparantie een hoofdthema is, kan OSPEC semitransparent worden gemaakt; verder presteert meer, OSPEC dan beter siliciumzonnecellen onder omringend licht13, dat nieuwe kansen voor binnentoepassingen biedt.


Verwijzing

1. G. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, en A.J. Heeger, Wetenschap 270, 1789 (1995).
2. S.E. Shaheen, C.J. Brabec, N.S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, en J.C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 78, 841 (2001).
3. 15W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, en A.J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 15, 1617 (2005).
4. J. Lewis, J. Zhang en X. Jiang, Vervaardiging van organische zonneserie voor toepassingen in microelectromechanical systemen, Dagboek van Vernieuwbare en Duurzame Energie 1, Volume 1 (2009).
5. Martin A. Green, Keith Emery, Y. Hishikawa en W. Warta, Prog. Photovolt: Onderzoek. Appl. 2008; 16:435440, de Lijsten van de Efficiency van de Zonnecel (Versie 32),
6. Y. Liang, Y. Wu, D. Feng, S. Tsai, H. Son, G. Li, en L. Yu, Ontwikkeling van Nieuwe Semiconducting Polymeren voor de Zonnecellen van Hoge Prestaties, J. AM. SOC. 2009, 131, 56-57 VAN CHEM.
7. F.C. Vervaardiging van Krebs de „en verwerking van polymeerzonnecellen: Een overzicht van druk en deklaag de Materialen van de technieken“ Zonne-energie & Zonnecellen 93 (2009) 394-412
8. Huang et.al. Adv. Mater. 20, 415, 2008,
9. Shaheen et.al. APL 79, 2996, 2001
10. T. PASTE Aernouts, a_ T. Aleksandrov, C. Girotto, J. Genoe, en J. Poortmans, Polymeer gebaseerde organische zonnecellen die Inkjet afgedrukte actieve lagen gebruiken, BRIEVEN 92, 033306 van de FYSICA (2008) toe
11. Lim et.al. APL. 93, 193301, 2008
12. Het voorlopige octrooi van de V.S. # 12/630.398.
13. X.Jiang et.al., het ongepubliceerde werk; Proc. Van IEEE, Volume 93, No.8, 1429(2005); A.Jäger-Waldau, „PV statusrapport 2003“ Instituut voor milieu en duurzaamheid, Eur. De Commissie, 2003

Copyright AZoNano.com, Professor Xiaomei Jiang (Universiteit van Zuid-Florida)

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

Last Update: 13. June 2013 23:06

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit