დანიელი მკვლევარები აცხადებენ, რომ არაფულერენის მიმღებზე დაფუძნებული ორგანული მზის უჯრედების C ვიტამინით დამუშავება უზრუნველყოფს ანტიოქსიდანტურ აქტივობას, რომელიც ამსუბუქებს სითბოს, სინათლისა და ჟანგბადის ზემოქმედების შედეგად წარმოქმნილ დეგრადაციას. უჯრედმა მიაღწია დენის კონვერტაციის ეფექტურობას 9,97%, ღია ჩართვის ძაბვა 0,69 V, მოკლე შერთვის დენის სიმკვრივე 21,57 mA/cm2 და შევსების ფაქტორი 66%.
სამხრეთ დანიის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფი (SDU) ცდილობდა დაემთხვა მიღწევები ელექტროენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობაში ორგანული მზის უჯრედებისთვის (OPV).არაფულერენის მიმღები (NFA)მასალები სტაბილურობის გაუმჯობესებით.
ჯგუფმა შეარჩია ასკორბინის მჟავა, საყოველთაოდ ცნობილი, როგორც ვიტამინი C და გამოიყენა იგი, როგორც პასივაციური ფენა თუთიის ოქსიდის (ZnO) ელექტრონების ტრანსპორტირების ფენას (ETL) და NFA OPV უჯრედების ფოტოაქტიურ ფენას შორის, რომელიც დამზადებულია ინვერსიული მოწყობილობის ფენის დასტით და ნახევარგამტარი პოლიმერით (PBDB-T:IT-4F).
მეცნიერებმა უჯრედი ააშენეს ინდიუმის კალის ოქსიდის (ITO) ფენით, ZnO ETL, ვიტამინი C ფენით, PBDB-T:IT-4F შთამნთქმელი, მოლიბდენის ოქსიდის (MoOx) მატარებლის შერჩევითი ფენით და ვერცხლის (Ag) ლითონის კონტაქტით.
ჯგუფმა დაადგინა, რომ ასკორბინის მჟავა აწარმოებს ფოტოსტაბილიზირებულ ეფექტს და იტყობინება, რომ ანტიოქსიდანტური აქტივობა ამსუბუქებს ჟანგბადის, სინათლისა და სითბოს ზემოქმედების შედეგად წარმოქმნილ დეგრადაციას. ტესტებმა, როგორიცაა ულტრაიისფერი ხილული შთანთქმა, წინაღობის სპექტროსკოპია, სინათლეზე დამოკიდებული ძაბვისა და დენის გაზომვები, ასევე აჩვენა, რომ ვიტამინი C ამცირებს NFA მოლეკულების ფოტოგათეთრებას და თრგუნავს მუხტის რეკომბინაციას.
მათმა ანალიზმა აჩვენა, რომ 96 საათის განმავლობაში უწყვეტი ფოტოდეგრადაციის შემდეგ 1 მზის ქვეშ, ინკაფსულირებული მოწყობილობები, რომლებიც შეიცავს C ვიტამინის ფენას, შეინარჩუნეს თავდაპირველი მნიშვნელობის 62%, ხოლო საცნობარო მოწყობილობებმა მხოლოდ 36%.
შედეგებმა ასევე აჩვენა, რომ სტაბილურობის მიღწევები ეფექტურობის ხარჯზე არ მოდიოდა. ჩემპიონმა მოწყობილობამ მიაღწია ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობას 9,97%, ღია ჩართვის ძაბვა 0,69 V, მოკლე შერთვის დენის სიმკვრივე 21,57 mA/cm2 და შევსების ფაქტორი 66%. საცნობარო მოწყობილობები, რომლებიც არ შეიცავს C ვიტამინს, აჩვენებდნენ 9,85% ეფექტურობას, ღია ჩართვის ძაბვას 0,68 ვ, მოკლე შერთვის დენი 21,02 mA/cm2 და შევსების კოეფიციენტი 68%.
როდესაც ჰკითხეს კომერციალიზაციის პოტენციალს და მასშტაბურობას, ვიდა ენგმანი, რომელიც ხელმძღვანელობს ჯგუფსგაფართოებული ფოტოელექტრული და თხელი ფირის ენერგიის მოწყობილობების ცენტრი (SDU CAPE), განუცხადა pv magazine-ს, ”ჩვენი მოწყობილობები ამ ექსპერიმენტში იყო 2,8 მმ2 და 6,6 მმ2, მაგრამ მათი მასშტაბირება შესაძლებელია SDU CAPE-ის ჩვენს roll-to-roll ლაბორატორიაში, სადაც რეგულარულად ვამზადებთ OPV მოდულებსაც.”
მან ხაზგასმით აღნიშნა, რომ წარმოების მეთოდი შეიძლება მასშტაბური იყოს და მიუთითა, რომ ინტერფეისული ფენა არის „იაფფასიანი ნაერთი, რომელიც ხსნადია ჩვეულებრივ გამხსნელებში, ასე რომ, მისი გამოყენება შესაძლებელია OPV უჯრედის დანარჩენი ფენების მსგავსად გადაფარვის პროცესში.
ენგმანი ხედავს დანამატების პოტენციალს OPV-ს მიღმა მესამე თაობის უჯრედების ტექნოლოგიებში, როგორიცაა პეროვსკიტის მზის უჯრედები და საღებავით მგრძნობიარე მზის უჯრედები (DSSC). ”სხვა ორგანულ/ჰიბრიდულ ნახევარგამტარებზე დაფუძნებულ ტექნოლოგიებს, როგორიცაა DSSC და პეროვსკიტის მზის უჯრედები, აქვთ სტაბილურობის მსგავსი პრობლემები, როგორც ორგანულ მზის უჯრედებს, ამიტომ დიდი შანსია, რომ მათ ხელი შეუწყონ ამ ტექნოლოგიებში სტაბილურობის პრობლემების მოგვარებაშიც,” - თქვა მან.
უჯრედი წარმოდგენილი იყო ნაშრომში "ვიტამინი C ფოტო-სტაბილური, არაფულერენის მიმღებზე დაფუძნებული ორგანული მზის უჯრედებისთვის”, გამოქვეყნდა შიACS გამოყენებითი მასალის ინტერფეისები.ნაშრომის პირველი ავტორია SDU CAPE-ის სამბათკუმარ ბალასუბრამანიანი. გუნდში შედიოდნენ მკვლევარები SDU-დან და რეი ხუან კარლოსის უნივერსიტეტიდან.
მომავალში გუნდს აქვს გეგმები სტაბილიზაციის მიდგომების შემდგომი გამოკვლევისთვის ბუნებრივი ანტიოქსიდანტების გამოყენებით. ”მომავალში ჩვენ ვაპირებთ გავაგრძელოთ გამოძიება ამ მიმართულებით,” - თქვა ენგმანმა ანტიოქსიდანტების ახალი კლასის პერსპექტიულ კვლევაზე მითითებით.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-10-2023