Новый процесс легирования органических фотовольтаических клеток может изменить отрасль солнечной энергетики
Новая технология обработки позволяет легировать органические фотоэлементы при комнатной температуре. Что это будет означать для генерации солнечной энергии следующего поколения? // understandandsolar.com/solar-panels-and-clouds/ "target =" _ blank "> работать даже в пасмурные дни и может производить больше электричества во время пасмурных дней, когда прямой свет от солнце попадает на панель, а облака на расстоянии отражают больше света.
Панели солнечных батарей являются одной из ведущих форм возобновляемой энергии
Несмотря на то, что солнечные батареи улучшаются по сравнению с тем, что они делают для более дешевой цены, все еще существует проблема с переносимостью, поскольку в настоящее время они большие и в целом тяжелые. Есть складные комплекты, которые существуют, поэтому телефон можно заряжать на ходу, но они обычно неуклюжи или занимают большие объемы пространства для багажа.
Важным шагом в эволюции солнечной энергии будет разработка пригодных для носки солнечных элементов, которые одновременно являются легкими и дешевыми, что и есть то, к чему стремятся исследователи Технологического института Джорджии.
Органические фотоэлементы
Органические технологии в электронике становятся все более популярными, в том числе рост OLED, гибкие дисплеи, прозрачные дисплеи и даже печатная электроника. Одно применение органической электроники заключается в солнечных элементах, которые используют два типа органических молекул (один донор электронов и один акцептор электронов) для производства электричества из света.
Движение органической электроники и полупроводниковая промышленность разделяют общую проблему: необходимость в вакуумных средах, когда легирующие материалы (т.е. инъекционные заряды, чтобы изменить, имеет ли материал избыточное количество электроники или ее отсутствие). Такие этапы обработки очень дороги и требуют тщательно контролируемой среды, что затрудняет изготовление. Это один из факторов, способствующих производству солнечных батарей.
Тем не менее, команда исследователей из Технологического института Джорджии (наряду с коллегами из других учреждений) разработала технологию обработки, которая не только упрощает, но и дешевляет допинг солнечных элементов. Вместо необходимости в вакуумной камере и использовании физического осаждения из паровой фазы органические пленки, подлежащие легированию, просто погружают в раствор при комнатной температуре в течение нескольких минут.
Раствор состоит из смеси растворов полиоксометаллата (РМА и ПТА) в нитрометан. Результатом является электрическое легирование p-типа с глубиной легирования всего 10 нм - 20 нм, которая обладает высокой функцией работы (важной чертой для генерации солнечных элементов). Одним из важных преимуществ допинговой обработки является улучшенная защита окисления от органического PV-элемента, что важно как для производства, так и для увеличения срока службы продукта.
Органический фотоэлемент, созданный Технологическим институтом Джорджии. Изображение предоставлено UC Santa Barbara
В то время как органические фотоэлементы приблизительно на 13% эффективны (в то время как стандартные солнечные элементы на основе кремния составляют приблизительно 20%), текущая тенденция показывает, что эффективность будет продолжать расти на органических устройствах. Но органические устройства требуют меньше энергии для производства и их легче перерабатывать, что делает их предпочтительными с экологической точки зрения. Изготовление солнечного элемента, который использует больше мощности для производства, чем то, что он будет производить в течение всего срока службы, будет бессмысленным (если конечное приложение не предназначено исключительно для автономной работы без каких-либо экологических проблем).
Шаг в упрощенном производстве
Считается, что такие методы обработки создадут возможности для таких стран, как Африка и Латинская Америка, где существует значительный дефицит капитала для производства. По мере того, как электроника становится более интегрированной в современную жизнь, спрос на компоненты и устройства, естественно, будет расти. Поэтому спрос на производственные фирмы будет расти, и более простые методы могут позволить странам с меньшим капиталом конкурировать. Это может оказать значительное влияние на экономику развивающихся стран.
«Наша цель - еще больше упростить изготовление органических солнечных элементов до того момента, когда каждый материал, необходимый для их изготовления, может быть включен в один комплект, который предлагается общественности. Продукт солнечных батарей может быть другим, если вы можете предоставить людям решение, которое позволит им создавать свои собственные солнечные элементы, и в один прекрасный день это позволит людям самостоятельно управлять собой и быть независимыми от сети ». - Фелипе Ларрен, кандидат философских наук. Студент
Более простые технологии производства не ограничиваются только органическими фотоэлементами. Другие прорывы, демонстрирующие изменение в способах изготовления повседневной электроники, включают печатную электронику (особенно в случае упаковки продукта). Такие методы идеально подходят для мест с ограниченными ресурсами, поскольку целые схемы могут быть спроектированы и напечатаны внутри компании, а не для деталей, изготовленных в другой стране.
Изобретение иммерсионного легирования при комнатной температуре может показаться небольшим по сравнению с некоторыми достижениями, но потенциальное влияние на то, как производится повседневная электроника, может быть массовым.