有機半透明的光致電壓的能源交換器 (OSPEC) - 對今天能源需求的綠色解決方法

Xiaomei 江, Nanostructure 光電子學實驗室物理系教授,南佛羅里達大學
對應的作者: xjiang@cas.usf.edu

在被共軛的聚合物 (即, (OPV)多3 hexylthiophene, P3HT) 和球碳衍生商品或有機 photovoltaics 的有機太陽能電池 (即, [6,6] - 苯基的 C61 丁酸甲基酯, PCBM) 基礎上受到了注意在過去十年期間,因為他們可能提供一個有效途徑給對太陽能的寬使用為發電。 1-3

這些有機半導體有好處的是化工靈活為物質修改,以及機械上靈活的為處理例如放映式打印或噴洒的預期低價,大規模在靈活的基體。 微電子學的世界的下一代可能由 「塑料電子」控制,并且有機太陽能電池在這些將來的技術預計扮演重要作用。 在寵物基體 (更低的面板) 的圖 1 顯示一張概念性圖畫靈活的 OPV 列陣 (上面的面板) 和實際設備4

圖 1. 概念性圖畫靈活的 OPV 列陣 (上面的面板) 和在寵物基體 (更低的面板) 的實際設備

在有機太陽能電池設備的光致電壓的進程包括四個連續的進程: 光吸收、激子離解、充電運輸和充電收集: 光子的吸收創建激子 (一定電子漏洞對)。 激子散開對二個不同要素界面,激子離解或充電分隔發生,跟隨由正電荷 (漏洞) 移動向陽極的和負電荷 (電子) 向負極。 圖 2 展示電如何在 OPV 設備發。

圖 2。 電如何在有機 photovoltaics 設備 (OPV)發。

幾個參數確定太陽能電池,即,斷路電壓 (v) 的性能oc,短路當前 (i)sc 和所謂的裝載系數 (FF)。 整體能量變換效率η被定義成η = (FF)•scoc(IV)/P.m 在過去十年中, OPV 效率顯著被改進了到超過 5% 在單細胞3,5 和 1% 在子模5,由於對設備物理的更好的設計設備的瞭解,新的材料的優化和發展2,3,6

然而,大多這樣的 OPV 設備在有製造處理介入的空轉塗層的實驗室被發展為 photoactive 層和對高真空的使用存款負極。 此常規技術在商業市場上限制 OPV 實際潛在: 低價的製造,解決方法可處理和高生產率7

最近,全世界研究工作在開發在被修改的多基礎上的透明聯絡 (3,4ethylenedioxythiophene) : 多 (styrenesulfonate) (PEDOT :PSS) 解決方法8。 對於大規模生產,屏幕打印9,噴墨機打印10和噴洒11主要在 OPV 單細胞被展示了。

有機半透明的光致電壓的能源交換器或縮寫,因為 OSPEC 是時新商品,因為它結合 OPV 三個功能: 可處理的解決方法,吸塵自由和大規模兼容。 OSPEC 在 Nanostructure USF 的光電子學實驗室使用研究員開發的一個特殊浪花技術,成為夥伴與新的能源技術,公司和佛羅里達高科技走廊,製造有透明聯絡的 OPV 模塊12。 圖 3a 顯示一個運作的 OSPEC 列陣,并且 3b 是其當前電壓特性。 整體能量變換效率是 0.42% 在 1 片星期日光輝以下。

運作 OSPEC 列陣的圖 3. (a), (b) 其當前電壓特性。

OSPEC 是今天能源需求的一個 『綠色』解決方法。 它有多種應用特別地在編譯的集成光致電壓的產品。 多數常規太陽能電池由硅片,限制的一種易碎的不透明的物質製成如何可以使用他們。 例如,在透明度是重要問題的視窗技術, OSPEC 可以使半透明; 進一步更多, OSPEC 更好比硅太陽能電池執行在四周光下13,提供新的機會給室內應用。


參考

1. G. Yu、 J. 高, J.C. Hummelen, F. Wudl 和 A.J. Heeger,科學 270, 1789 (1995)。
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10. T. Aernouts, a_ T. Aleksandrov, C. Girotto, J. Genoe 和 J. Poortmans,聚合物使用噴墨機被打印的有效的層的基於有機太陽能電池,應用物理學在 92, 033306 上寫字 (2008)
11. 林 et.al。 APL. 93, 193301, 2008年
12. 美國臨時專利 # 12/630,398。
13. X.Jiang et.al。,未出版的工作; Proc。 IEEE,第93捲, No.8, 1429(2005); A.Jäger-Waldau, 『PV 環境和持續力, Eur 狀態報告 2003年』學院。 委員會, 2003年

版權 AZoNano.com, Xiaomei 江 (南佛羅里達大學教授)

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

Last Update: 13. June 2013 23:02

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