Blog single photo

تقلل الاهتزازات الجزيئية من الحد الأقصى من الجهد الكهربي القابل للتحقيق في الخلايا الشمسية العضوية - Phys.org

رسم توضيحي لتوليد أزواج الشحن (إكسيتونات) ، سلائف ناقلات الشحن المجاني في الطبقة النشطة للخلية الشمسية العضوية. الائتمان: Technische Universitaet Dresden              قام علماء في جامعة TU Dresden وجامعة هاسيلت في بلجيكا بدراسة الأسباب المادية التي تحد من كفاءة الخلايا الشمسية الجديدة القائمة على المواد الجزيئية العضوية. في الوقت الحالي ، لا يزال الجهد الكهربي لهذه الخلايا منخفضًا جدًا - أحد الأسباب وراء كفاءاتها المنخفضة نسبيًا.                                                       في دراستهم ، من خلال دراسة اهتزازات الجزيئات في الأغشية الرقيقة ، تمكن العلماء من إظهار أن التأثيرات الكمومية الأساسية جدًا ، التي تسمى اهتزازات نقطة الصفر ، يمكن أن تسهم بشكل كبير في فقدان الجهد. نُشرت الدراسة الآن في مجلة Nature Communications. الخلايا الشمسية هي نقطة تبلور ذات آمال كبيرة في التحول الضروري لإنتاج الطاقة العالمي. يمكن أن تكون الخلايا الكهروضوئية العضوية (OPV) ، التي تعتمد على المواد العضوية ، أي المواد التي تعتمد على الكربون ، مناسبة بشكل مثالي لتصبح ركيزة مهمة في مزيج الطاقة من "مصادر الطاقة المتجددة" لأنها تحتوي على ميزانية بيئية أفضل مقارنةً بالسيليكون التقليدي وحدات ومطلوب فقط كمية صغيرة من المواد لإنتاج الأغشية الرقيقة. ومع ذلك ، من الضروري زيادة الكفاءة. وهو يعتمد على قيم مميزة مختلفة مثل جهد الدائرة المفتوحة ، التي تعد قيمها المنخفضة للغاية حاليًا سببًا رئيسيًا للكفاءة المعتدلة جدًا لـ OPV. بحثت الدراسة في الأسباب المادية لذلك ، بما في ذلك اهتزازات الجزيئات في الأغشية الرقيقة. تبين أن ما يسمى اهتزازات نقطة الصفر - تأثير فيزياء الكم التي تميز الحركة عند درجة حرارة مطلقة - يمكن أن يكون لها تأثير كبير على فقدان الجهد. تم توضيح علاقة مباشرة بين الخصائص الجزيئية وخصائص الجهاز الماكروسكوبي. توفر النتائج معلومات مهمة لمزيد من التطوير والتحسين للمواد العضوية الجديدة. تعد الحافة المنخفضة للطاقة لأطياف الامتصاص البصري حاسمة لأداء الخلايا الشمسية ، ولكن في حالة الخلايا الشمسية العضوية مع العديد من العوامل المؤثرة ، لم يتم فهمها جيدًا بعد. تم في الدراسة الحالية التعرف على الأصل المجهري لنطاقات الامتصاص في أنظمة الخلط الجزيئي ودورها في الخلايا الشمسية العضوية. كان التركيز على الاعتماد على درجة الحرارة لخصائص الامتصاص ، والتي تم دراستها نظريًا مع مراعاة الاهتزازات الجزيئية. تتطابق المحاكاة بشكل جيد للغاية مع أطياف الامتصاص المقاسة تجريبيًا والتي تؤدي إلى عدد من النتائج المهمة. اكتشف المؤلفون أن اهتزازات نقطة الصفر ، بوساطة التفاعل بين الإلكترون والفونون ، تسبب عرض نطاق امتصاص كبير. هذا يؤدي إلى إعادة انبعاث جزء من الطاقة غير المستخدمة وبالتالي يقلل من جهد الدائرة المفتوحة. يمكن الآن التنبؤ بفقدان الجهد هذا من المعلمات الجزيئية الإلكترونية والحيوية. الشيء غير المعتاد هو أن هذا التأثير قوي حتى في درجة حرارة الغرفة ويمكن أن يقلل بشكل كبير من كفاءة الخلية الشمسية العضوية. ما هي الاستراتيجيات التي يمكن تطبيقها لتقليل فقد الجهد الناتج عن الاهتزازات التي يمكن تطبيقها والتي يناقشها المؤلفون لعدد أكبر من الأنظمة وهندسة مختلفة الوظائف غير المتجانسة.                                                                                                                                                                   معلومات اكثر: ميشيل بانهانز وآخرون. تقلل الاهتزازات الجزيئية الحد الأقصى من الجهد الكهربي القابل للتحقيق في الخلايا الشمسية العضوية ، Nature Communications (2020). دوى: 10.1038 / s41467-020-15215-س                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   الاقتباس:                                                  تقلل الاهتزازات الجزيئية الحد الأقصى من الجهد الكهربي القابل للتحقيق في الخلايا الشمسية العضوية (2020 ، 20 مارس)                                                  تم الاسترجاع 22 مارس 2020                                                  من https://phys.org/news/2020-03-molecular-vibrations-maximum-photovoltage-solar.html                                                                                                                                       هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. وبصرف النظر عن أي معاملة عادلة لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا                                             يمكن نسخ الجزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.                                                                                                                                اقرأ أكثر



footer
Top