Wetenschap
Figuur:Organische fotovoltaïsche zonnecellen en schematische afbeelding van de celstructuur. Stroomdichtheidsspanning (JV) kenmerken tijdens lichte bestraling en donkere toestand. Krediet:Universiteit van Osaka
Aangezien milieu- en energiekwesties de laatste jaren steeds erger zijn geworden, fotovoltaïsche (PV) cellen trekken de aandacht als nieuwe energiebron. Echter, aangezien de kosten van silicium PV-cellen nog steeds hoog zijn, het is belangrijk om de kosten van PV-cellen te verlagen. Anderzijds, organische fotovoltaïsche (OPV) cellen die gebruik maken van organische verbindingen hebben verschillende voordelen:ze zijn licht van gewicht, flexibel, en verfijnd, en hun productiekosten zijn laag. Om deze redenen, ze worden verwacht als PV-cellen van de volgende generatie.
Wat betreft de ontwikkeling van OPV-cellen, naast organische halfgeleiders die licht absorberen, (1) materialen voor bufferlagen in OPV-cellen (bufferlagen, of OPV tussenlagen, die elektronen en gaten die worden geproduceerd uit lichtenergie efficiënt scheiden en elektronen en gaten naar elke elektrode transporteren en (2) het ontwerp van OPV-apparaten wordt actief bestudeerd. In deze omstandigheden, een van de technieken die de meeste aandacht trekt, is een spincoatingtechniek om zinkgerelateerd oxide (ZnOx, ZnOHx) ultradunne films (keramische films) met behulp van een oplossing.
OPV-cellen die ZnO-dunne films als bufferlagen gebruiken, worden actief bestudeerd. In conventionele productieprocessen van dunne ZnO-films, een sinterproces door verwarming op hoge temperatuur of bestraling met alternatieve energie was noodzakelijk.
Een gezamenlijke groep onderzoekers van de Osaka University en Kanazawa University ontwikkelde een techniek voor het coaten van zinkgerelateerd oxide (ZnOx, ZnOHx) simpelweg door de films af te zetten in een oplossingsproces met behulp van de Metal Organic Decomposition (MOD) -methode bij omgevingstemperatuur en -druk zonder een verwarmingsproces. Ze toonden ook aan dat hun dunne films die met deze techniek werden geproduceerd, bruikbaar waren als bufferlagen voor OPV-cellen en dat de films een stroomconversie-efficiëntie (PCE) bereikten die equivalent was aan die van dunne ZnO-films geproduceerd met conventionele methoden waarbij sinteren betrokken was. Hun onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .
Een van de auteurs Tohru Sugahara zegt:"We zijn erin geslaagd ultradunne oxidefilms van nanoformaat te vormen door onze gemengde coatingmethode zonder verwarming."
De dikte van deze ultradunne film kan worden geregeld in het bereik van 5-100 nanometer. Ze creëerden OPV-cellen met behulp van deze filmtechniek, het bereiken van de hoogste PCE onder het gebruik van een ultradunne film van ongeveer 20 nm. Deze techniek die geen verwarming vereist in het vormingsproces van dunne ZnO-films, zal het productieproces en de kosten drastisch kunnen verminderen.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com