Silikon, güneş pilleri için açık ara en önemli malzemedir. Ancak organik moleküller aynı zamanda güneş ışığını fotovoltaik etki yoluyla kullanılabilir elektriğe dönüştürmeye de uygundur. Silikondan farklı olarak bu fotoaktif organik malzemeler, çok çeşitli kavisli yüzeylere yerleştirilebilen düşük maliyetli, esnek, baskılı güneş pillerine olanak tanıyor.
Duyuru
Silikon şu ana kadar daha verimli oldu
Yalnızca organik güneş pillerinin verimliliği (mevcut rekor, Şangay Jiao Tong Üniversitesi’ndeki araştırmacıların elinde olan %19,2’dir) şu anda en verimli silikon hücrelerin yaklaşık %26’sının çok gerisindedir. Bu boşluk, bir güneş pilinde optimize edilmiş yük taşıyıcı taşınmasıyla azaltılabilir. Münih Teknik Üniversitesi’nden Frank Ortmann liderliğindeki ekip artık bu amacın temellerini attı.
Münihli araştırmacılar, organik güneş pillerinin temel taşıma süreçlerini incelemek için deneyler ve teorik modeller kullandılar. Gelen güneş ışığının güneş pillerinde oluşturduğu elektron-delik çiftlerine odaklandılar. Bu sözde eksitonlar için Ortmann ve meslektaşları, yük taşıyıcılarının elektrik üretimi için bir arayüze eskisinden daha hızlı ulaştığı organik boyalardan eksiton otoyolları oluşturmayı başardılar. Ortmann, “Taşıma ne kadar hızlı ve hedefe yönelik olursa, enerji verimi ve dolayısıyla güneş pilinin verimliliği de o kadar iyi olur” diyor. Araştırmacılar sonuçlarını “Nature Communications” dergisinde yayınladılar.
Yazıcıdan ucuz
Bu optimize edilmiş taşıma yolları, merosiyanin kinoidler adı verilen özel boyalarla mümkün olmuştur. Spektroskopik analizler ve model hesaplamaları, bu moleküllerin avantajlı bir moleküler yapıya sahip olduğunu ve güneş ışığını da çok iyi absorbe ettiğini gösterdi. Bu özelliklerin bir ölçüsü olarak boyalar 1,33 elektron voltluk bir bant aralığı sunuyordu. Bu, bugüne kadar kullanılan organik yarı iletkenlerden çok daha iyi performans gösterdikleri anlamına geliyor. Bu temelde, organik katılarda eksitonların hedeflenen taşınmasını optimize etmek artık mümkün.
Daha sonraki aşamalarda, artık merosiyanin kinoidler kullanılarak daha güçlü organik güneş pilleri veya organik ışık yayan diyotlar geliştirilebilir. Bir sonraki prototiplerin gerçekte %20’nin üzerinde bir verimliliğe ulaşıp ulaşmayacağını söylemek henüz mümkün değil. Ancak düşük maliyetli güneş pillerinin basılabilirliğini ve esnekliğini mümkün kılan yalnızca organik boyalar değildir. Prensip olarak perovskitler de uygundur. Ve bu saf perovskit güneş pilleri halihazırda %26,1’lik rekor bir değerle laboratuvar ölçeğinde daha yüksek verime ulaşıyor.
(Jle)
Haberin Sonu
Duyuru
Silikon şu ana kadar daha verimli oldu
Yalnızca organik güneş pillerinin verimliliği (mevcut rekor, Şangay Jiao Tong Üniversitesi’ndeki araştırmacıların elinde olan %19,2’dir) şu anda en verimli silikon hücrelerin yaklaşık %26’sının çok gerisindedir. Bu boşluk, bir güneş pilinde optimize edilmiş yük taşıyıcı taşınmasıyla azaltılabilir. Münih Teknik Üniversitesi’nden Frank Ortmann liderliğindeki ekip artık bu amacın temellerini attı.
Münihli araştırmacılar, organik güneş pillerinin temel taşıma süreçlerini incelemek için deneyler ve teorik modeller kullandılar. Gelen güneş ışığının güneş pillerinde oluşturduğu elektron-delik çiftlerine odaklandılar. Bu sözde eksitonlar için Ortmann ve meslektaşları, yük taşıyıcılarının elektrik üretimi için bir arayüze eskisinden daha hızlı ulaştığı organik boyalardan eksiton otoyolları oluşturmayı başardılar. Ortmann, “Taşıma ne kadar hızlı ve hedefe yönelik olursa, enerji verimi ve dolayısıyla güneş pilinin verimliliği de o kadar iyi olur” diyor. Araştırmacılar sonuçlarını “Nature Communications” dergisinde yayınladılar.
Yazıcıdan ucuz
Bu optimize edilmiş taşıma yolları, merosiyanin kinoidler adı verilen özel boyalarla mümkün olmuştur. Spektroskopik analizler ve model hesaplamaları, bu moleküllerin avantajlı bir moleküler yapıya sahip olduğunu ve güneş ışığını da çok iyi absorbe ettiğini gösterdi. Bu özelliklerin bir ölçüsü olarak boyalar 1,33 elektron voltluk bir bant aralığı sunuyordu. Bu, bugüne kadar kullanılan organik yarı iletkenlerden çok daha iyi performans gösterdikleri anlamına geliyor. Bu temelde, organik katılarda eksitonların hedeflenen taşınmasını optimize etmek artık mümkün.
Daha sonraki aşamalarda, artık merosiyanin kinoidler kullanılarak daha güçlü organik güneş pilleri veya organik ışık yayan diyotlar geliştirilebilir. Bir sonraki prototiplerin gerçekte %20’nin üzerinde bir verimliliğe ulaşıp ulaşmayacağını söylemek henüz mümkün değil. Ancak düşük maliyetli güneş pillerinin basılabilirliğini ve esnekliğini mümkün kılan yalnızca organik boyalar değildir. Prensip olarak perovskitler de uygundur. Ve bu saf perovskit güneş pilleri halihazırda %26,1’lik rekor bir değerle laboratuvar ölçeğinde daha yüksek verime ulaşıyor.
(Jle)
Haberin Sonu