Глобальная энергия

Материалы для органических солнечных батарей

☀️ Органическая солнечная батарея (ОСБ) представляет собой многослойную структуру, где активный слой, обеспечивающий генерацию фотоиндуцированных электрических зарядов при освещении, заключен между вспомогательными слоями, обеспечивающими сбор фотоиндуцированных зарядов – электронов и дырок – соответственно на катоде и аноде. Также вспомогательные слои выполняют обычно из широкозонных материалов, тем самым они выполняют функции блокировки экситонов, т.е. «запирают» их пределах активного слоя.

👉 В грубом приближении движение электронов/дырок в органическом полупроводнике можно представить перескоками между НСМО/ВЗМО соседних молекул акцептора/донора. Уровням НСМО и ВЗМО в терминах физики полупроводников отвечают соответственно потолок валентной зоны и дно зоны проводимости, разделенными запрещенной зоной Δ. В гетеропереходе максимально возможное Vxx определяется разницей EД(ВЗМО)–EА(НСМО). При этом пара материалов донор-акцептор должна обладать оптимальными разницами энергий граничных орбиталей EД(НС МО)–EА(НСМО) и EА(ВЗМО)–EД(ВЗМО), чтобы, с одной стороны, обеспечить эффективную диссоциацию экситона, но, с другой стороны, слишком большая разница будет уменьшать Vxx. В наиболее эффективных ОСБ эта разница составляет величину не более 0.5–1 эВ. Максимальный Iкз будет тем больше, чем меньше оптическая щель Δ~E(НСМО)–E(ВЗМО). Для наиболее эффективных ОСБ оптимальная Δ для донора и акцептора составляет величину около 1.4 эВ.

💪 Исходя из указанных особенностей работы гетеропереходных ОСБ, для их активного слоя необходимы органические полупроводниковые материалы со следующими свойствами: максимальное оптическое поглощение, чтобы толщина активного слоя составляла десятки нанометров; минимально возможная энергия связи экситона для уменьшения энергетических потерь на его диссоциацию, максимальная длина диффузии экситона, достаточная подвижность электронов по фазе акцептора и дырок по фазе донора. Кроме того, пленки для ОСБ должны быть термо-, фото- и химически стабильны в течение ожидаемого срока службы ОСБ.

Окончание следует

https://www.group-telegram.com/br/globalenergyprize.com/7899

Telegram

Глобальная энергия

Планарный и объемный гетеропереходы

👆 В качестве примера показан экситон, фотовозбужденный в материале донора, который диффундирует к гетеропереходу (граница между донором и акцептором), где диссоциирует на свободные электроны и дырки, которые движутся…

www.group-telegram.com/br/globalenergyprize.com/7909

420 viewsSep 25 at 15:00

Материалы для органических солнечных батарей

☀️ Органическая солнечная батарея (ОСБ) представляет собой многослойную структуру, где активный слой, обеспечивающий генерацию фотоиндуцированных электрических зарядов при освещении, заключен между вспомогательными слоями, обеспечивающими сбор фотоиндуцированных зарядов – электронов и дырок – соответственно на катоде и аноде. Также вспомогательные слои выполняют обычно из широкозонных материалов, тем самым они выполняют функции блокировки экситонов, т.е. «запирают» их пределах активного слоя.

👉 В грубом приближении движение электронов/дырок в органическом полупроводнике можно представить перескоками между НСМО/ВЗМО соседних молекул акцептора/донора. Уровням НСМО и ВЗМО в терминах физики полупроводников отвечают соответственно потолок валентной зоны и дно зоны проводимости, разделенными запрещенной зоной Δ. В гетеропереходе максимально возможное Vxx определяется разницей EД(ВЗМО)–EА(НСМО). При этом пара материалов донор-акцептор должна обладать оптимальными разницами энергий граничных орбиталей EД(НС МО)–EА(НСМО) и EА(ВЗМО)–EД(ВЗМО), чтобы, с одной стороны, обеспечить эффективную диссоциацию экситона, но, с другой стороны, слишком большая разница будет уменьшать Vxx. В наиболее эффективных ОСБ эта разница составляет величину не более 0.5–1 эВ. Максимальный Iкз будет тем больше, чем меньше оптическая щель Δ~E(НСМО)–E(ВЗМО). Для наиболее эффективных ОСБ оптимальная Δ для донора и акцептора составляет величину около 1.4 эВ.

💪 Исходя из указанных особенностей работы гетеропереходных ОСБ, для их активного слоя необходимы органические полупроводниковые материалы со следующими свойствами: максимальное оптическое поглощение, чтобы толщина активного слоя составляла десятки нанометров; минимально возможная энергия связи экситона для уменьшения энергетических потерь на его диссоциацию, максимальная длина диффузии экситона, достаточная подвижность электронов по фазе акцептора и дырок по фазе донора. Кроме того, пленки для ОСБ должны быть термо-, фото- и химически стабильны в течение ожидаемого срока службы ОСБ.

Окончание следует

https://www.group-telegram.com/br/globalenergyprize.com/7899

BY Глобальная энергия