Органический Semitransparent Фотовольтайческий Конвертер Энергии (OSPEC) - Зеленое Разрешение к Сегодняшним Потребностям в Энергии

Профессор Xiaomei Jiang, Лаборатория Оптической электроники Nanostructure, Отдел Физики, Университета Южного Флориды
Соответствуя автор: xjiang@cas.usf.edu

Органические фотоэлементы или органическое photovoltaics (OPV) основанные на проспряганных полимерах (например, poly-3-hexylthiophene, P3HT) и производных fullerene (например, [6,6] - фениловом эстере масляной кислоты C61 метиловом, PCBM) привлекали внимание над прошлыми декадами потому что они может снабдить рентабельную трассу широкая польза солнечной энергии для поколения электропитания. 1-3

Эти органические полупроводники имеют преимущество быть химически гибки для материальных изменений, так же, как механически гибки для предполагаемого недорогого, большого диапазона обрабатывая как экран-печатание или распыляя на гибких субстратах. Следующее поколени мира микроэлектроники может быть преобладано «пластичной электроникой» а ожидано, что играют органические фотоэлементы важную роль в этих будущих технологиях. Диаграмма 1 выставки схематический чертеж гибкого блока OPV (верхней панели) и фактический прибор на субстрате ЛЮБИМЧИКА (более низкой панели)4.

Диаграмма 1. Схематический чертеж гибкого блока OPV (верхней панели) и фактический прибор на субстрате ЛЮБИМЧИКА (более низкая панель)

Фотовольтайческий процесс в органических приборах фотоэлемента состоит из 4 последовательных процессов: светлая абсорбциа, разобщенность экситона, переход обязанности, и собрание обязанности: абсорбциа фотона создает экситон (прыгнутую пару электрон-отверстия). Экситон отражает к интерфейсу 2 различных компонентов, где разобщенность экситона или разъединение обязанности происходят, следовать положительными обязанностями (отверстиями) двигая к анодам и отрицательными зарядами (электронами) к катоду. Диаграмма 2 демонстрирует как электричество произведено в приборе OPV.

Диаграмма 2. Как электричество произведено в органическом приборе (OPV) photovoltaics.

Несколько параметров определяют представление фотоэлемента, namely, напряжения тока открыт-цепи (Voc), закоротят течение (Isc), и так называемый фактор заполнения (FF). Общее η эффективности преобразования силы определено как η = (FF)•scoc(IV)/P.m Над прошлой декадой, эффективность OPV значительно была улучшена до над 5% в single cell3,5 и 1% в подмодулях5, вследствие более лучшего вникания физики прибора, оптимизирования прибора проектируя и развитий новых материалов2,3,6.

Однако, большой часть из таких приборов OPV развита в лабораториях с закрутк-покрытием изготовления отростчатым включая для photoactive слоя и пользы глубокого вакуума депозировать катод. Этот обычный метод ограничивает реальный потенциал OPV в коммерчески рынке: недорогое изготавливание, тариф разрешения processable и высокий продукции7.

Недавно, всемирные усилия исследования на начинать прозрачный контакт основанный на доработанное поли (3,4ethylenedioxythiophene): поли (styrenesulfonate) (PEDOT: Разрешение PSS)8. Для крупносерийного производства, печатание экрана9, печатание inkjet10 и распылять11 были продемонстрированы главным образом в клетках OPV одиночных.

Органический Semitransparent Фотовольтайческий Конвертер Энергии или сокращено по мере того как OSPEC новизна в виду того что оно совмещает 3 характеристики OPV: разрешение processable, вакуумирует свободное и широкомасштабное совместимое. OSPEC использует специальный метод брызга начатый исследователями в Лаборатории Оптической электроники Nanostructure в USF, с Новыми Технологиями Энергии, Inc и Корридором Флориды Высокотехнологичный, для того чтобы изготовить модули OPV с прозрачными контактами12. На Диаграмму 3a показано работая блок OSPEC, и 3b свои характеристики настоящ-напряжения тока. Общая эффективность преобразования силы 0,42% под 1 irradiance солнца.

Диаграмма 3. (a) Работая блок OSPEC, (b) свои характеристики настоящ-напряжения тока.

OSPEC «зеленое» разрешение для сегодняшних потребностей в энергии. Оно имеет различные применения в частности в строя интегрированных фотовольтайческих продуктах. Большинств обычные фотоэлементы составлены вафель кремния, хрупкого опакового вещества которое ограничивает как их можно использовать. На пример, на технологии окна где транспарант ключевой вопрос, OSPEC можно сделать semitransparent; более далее больше, OSPEC выполняет более лучше чем фотоэлементы кремния под рассеянным светом13, который предлагает новые возможности для крытых применений.


Справка

1. G. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, и A.J. Heeger, Наука 270, 1789 (1995).
2. S.E. Shaheen, C.J. Brabec, N.S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, и J.C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 78, 841 (2001).
3. 15W. Ma, C. Yang, X. Гонг, K. Ли, и A.J. Heeger, Adv. Funct. Mater. 15, 1617 (2005).
4. J. Левис, J. Zhang и X. Jiang, Изготовление органического солнечного блока для применений в microelectromechanical системах, Журнал Энергии Способной К Возрождению и Устойчивой 1, VOL. 1 (2009).
5. Мартин A. Зелен, Наждак Кейта, Y. Hishikawa и W. Warta, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2008; 16:435-440, Таблицы Эффективности Фотоэлемента (Версия 32),
6. Y. Liang, Y. Wu, D. Feng, S. Tsai, H. Сынок, G. Li, и L. Yu, Развитие Новых Semiconducting Полимеров для Фотоэлементов Высокой Эффективности, J. AM. CHEM. SOC. 2009, 131, 56-57.
7. Изготовление F.C. Krebs «и обрабатывать фотоэлементов полимера: Просмотрение Материалов Солнечной Энергии методов печатания и покрытия» & Фотоэлементов 93 (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, и J. Poortmans, Полимер основанные органические фотоэлементы используя слои напечатанные inkjet активные, ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА ПОМЕЧАЕТ БУКВАМИ 92, 033306 (2008)
11. Lim et.al. APL. 93, 193301, 2008
12. Патент США временный # 12/630,398.
13. X.Jiang et.al., неопубликованная работа; Proc. IEEE, VOL. 93, No.8, 1429(2005); A.Jäger-Waldau, «Институт данных о состоянии 2003 PV» для окружающей среды и устойчивости, Eur. Комиссия, 2003

Авторское Право AZoNano.com, Профессор Xiaomei Jiang (Университет Южного Флориды)

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

Last Update: 13. June 2013 23:39

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