ハイブリッド太陽電池は、フレキシブルな電子機器や携帯機器のアプリケーションを持っています。
Nov 03, 2018

ハイブリッド有機/無機太陽電池の効率の向上を支える表面欠陥の影響を理解します。

              ハイブリッド太陽電池は、電気に日光を変換する有機・無機材料の層を構成するインタ フェースを利用します。それは安い、無毒、すぐに利用できるので、酸化亜鉛 (ZnO) は無機材料の人気のある選択肢です。

しかし、ZnO/有機ドナー一括ヘテロ接合を用いたハイブリッド太陽電池の変換効率は現在非常に低い-有機ドナー材料に酸化亜鉛がブレンドされる場合のみ 2%。その一方で、酸化亜鉛を使用すると、電極と高分子または小分子受容体の層に挟まれた層としてまともな 6.1% の効率に到達しました。

KAUST 太陽電池・太陽光発電工学研究センターと香港李の同僚からジャン = リュック ・ Bredas では、ZnO に固有の欠陥がパフォーマンスの低下の重要な要因であると思われます。様々 なハイブリッド材料の電子物性の違いを比較すると、彼らは亜鉛欠員が無機・有機材料界面電荷分離過程を妨げることで変換効率を減らすことを結論しました。

ZnO が有機材料と使用されるアーキテクチャの種類に応じて一括ヘテロ接合でさまざまな役割を採用していることが知られています。高分子または sexithienyl などの小さな分子のドナーとブレンド、ZnO が電子受容体の役割を前提としています:「受け入れる」電子占有や sexithienyl 層の正荷電の穴が残ります。

フラーレン層から電極への電子電極とフラーレン アクセプタ層、酸化亜鉛により転送の間に挟まれたとき。これらのプロセスは、太陽光の電気への効率的な変換を有効にします。

研究者は、酸化亜鉛の表面で亜鉛欠員がこれら 2 つのプロセスにどのような影響を与えるかを調べるため計算機シミュレーションを使用しました。ZnO/sexithienyl 一括ヘテロ ZnO 表面に亜鉛欠員 ZnO/sexithienyl インタ フェースにおけるローカル電荷移動を妨げることができるし、強いクーロン相互作用による効率的な電荷分離を防ぐこともできます。ただし、ZnO/フラーレン インターフェイスのような空には電荷移動過程の影響しない大幅。

これらの理由から、これまで開発された ZnO/有機ヘテロ接合は効率的ではありません。比較では、ただし、亜鉛欠員有意の負の影響にある ZnO/sexithienyl より ZnO/フラーレンのインターフェイス。結果は、ハイブリッド太陽電池は、フレキシブルな電子機器やポータブル デバイスでのアプリケーションの開発のための重要な含意があります。

「全体的な電子物性とデバイス効率、最終的にどの程度酸化亜鉛のような金属酸化物を導電性表面欠陥を決定する、我々 の調査から学んだ」Bredas を指摘しました。彼は調査結果を示す表面の変更により太陽電池の効率を改善するために可能な方法を提案しました。