(PhysOrg.com) -- Het vervaardigen van fotovoltaïsche apparaten - apparaten die zonlicht omzetten in elektriciteit - uit organische materialen heeft verschillende voordelen ten opzichte van het gebruik van niet-organische materialen, zoals flexibiliteit en goede lichtabsorptie. Echter, de wijdverbreide commercialisering van organische fotovoltaïsche apparaten blijft beperkt vanwege de hoge kosten van de elektronendonor- en acceptormaterialen die in deze apparaten worden gebruikt. In een nieuwe studie, wetenschappers hebben dit probleem aangepakt door luminescente grafeen quantum dots (GQD's) te fabriceren die vermengd zijn met organische polymeren voor gebruik als elektronenacceptoren, die betere prestaties zouden kunnen bieden tegen lagere kosten dan andere op polymeren gebaseerde organische materialen.

De onderzoekers, Dr. Vinay Gupta en co-auteurs van de Organic and Hybrid Solar Cell Group van het National Physical Laboratory in New Delhi, Indië, hebben hun studie gepubliceerd in een recent nummer van de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Zoals de wetenschappers hebben uitgelegd, veel eerdere studies hebben het gebruik van kwantumstippen als elektronenacceptormaterialen in fotovoltaïsche cellen onderzocht. Quantum dots hebben gunstige eigenschappen, zoals hun op grootte afgestemde optische respons, efficiënte generatie van meerdere carriers, en lage kosten – dat maakt ze aantrekkelijk voor fotovoltaïsche apparaten. Echter, de meeste kwantumstippen die eerder zijn bestudeerd, zijn samengesteld uit giftige metalen, zoals cadmium en lood, wat ernstige problemen zou opleveren voor grootschalige apparaattoepassingen.

In tegenstelling tot, de 9-nm quantum dots gemaakt van grafeen die de wetenschappers hier hebben gefabriceerd hebben niet dezelfde gevaarlijke aard, toch hebben ze vergelijkbare elektronische eigenschappen. Het belangrijkste is, grafeen heeft een hoge mobiliteit van ladingsdragers, wat betekent dat het snel ladingen naar de elektroden kan transporteren, het verminderen van stroomverliezen en het verbeteren van de efficiëntie van zonnecellen. In hun experimenten, de onderzoekers ontdekten dat GQD's gemengd met een geconjugeerd polymeer significant verbeterde eigenschappen vertonen in vergelijking met grafeenvellen gemengd met hetzelfde polymeer.

"Dit werk laat zien dat grafeenkwantumdots een goede acceptor kunnen zijn en dure C . kunnen vervangen ₆₀ -gebaseerde acceptanten, ” vertelde Gupta PhysOrg.com . "Dit werk heeft implicaties voor goedkope en efficiënte zonnecellen en voor organische lichtemitterende diodes (OLED's). De potentiële voordelen zijn lichtgewicht, flexibel, kostenefficiënt, roll-to-roll productie, verwerking van grote oppervlakken en multifunctioneel gebruik.”

De wetenschappers fabriceerden zowel fotovoltaïsche zonnecellen als OLED's uit het nieuwe op GQD gebaseerde materiaal. het aantonen van een algemeen goede prestatie in beide apparaten. De resultaten laten zien dat het materiaal milieuvriendelijker en stabieler kan zijn dan de huidige organische materialen. De onderzoekers voorspellen ook dat de prestaties van deze apparaten verder kunnen worden verbeterd, en zijn van plan om te experimenteren met het gebruik van andere polymeren.

“Momenteel is de efficiëntie laag, dus werken we aan het verhogen van de efficiëntie van de op GQD gebaseerde zonnecellen, ’ zei Gupta.

Copyright 2011 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.