Neue Kunststoffsolarzelle minimiert Photonenenergieverlust

Neue Kunststoffsolarzelle minimiert Photonenenergieverlust
Anonim

von RIKEN

Da sich die Welt zunehmend nach alternativen Energiequellen umsieht, haben preiswerte und umweltfreundliche Solarzellen auf Polymerbasis große Aufmerksamkeit erregt, aber sie passen immer noch nicht zur Energieernte ihrer teureren Gegenstücke auf Siliziumbasis.

Forscher des RIKEN-Zentrums für neuartige Materie und des Instituts für Polymerchemie der Universität Kyoto haben nun gezeigt, dass ein neu entwickeltes Polymer den Energieverlust sowie Solarzellen auf Siliziumbasis bei der Umwandlung von Photonenenergie von Sonnenlicht in Elektrizität minimieren kann.

Solarzellen funktionieren, weil Photonen von der Sonne auf Elektronen treffen und sie in eine Position bringen, in der sie elektrischen Strom erzeugen können. Der Photonenenergieverlust - der Energieverlust bei der Umwandlung von Photonenenergie aus Sonnenlicht in elektrischen Strom - war in Solarzellen auf Polymerbasis größer als in Solarzellen auf Siliziumbasis.

"Bei Kunststoffsolarzellen auf Polymerbasis verursacht ein größerer Photonenenergieverlust eine geringere Spannung. Dies war einer der größten einschränkenden Faktoren für die Effizienz", erklärt Hideo Ohkita, einer der Autoren der Studie, die in der Ausgabe vom 2. Dezember veröffentlicht wurde der Naturkommunikation . "Das neue Polymer könnte zu einem Durchbruch in diesem Bereich führen."

Die Gruppe begann mit der Arbeit mit dem neuen Polymer, bei dem sich Sauerstoff- und nicht Schwefelatome an Schlüsselpositionen befinden, und stellte fest, dass das neue Material einige der Haupthindernisse für die Gewinnung und Nutzung größerer Energie aus dem Sonnenlicht überwinden konnte.

"Da dieses neue Polymer den Photonenenergieverlust erheblich reduziert, konnten wir mit einer sehr hohen Leerlaufspannung in Kunststoffsolarzellen einen hervorragenden Wirkungsgrad von fast 9% erzielen", erklärt Itaru Osaka.

Eine Effizienz von 15% wird normalerweise als Durchbruch angesehen, der die Kommerzialisierung von Zellen auf Polymerbasis ermöglicht.

"Indem sowohl ein hoher Kurzschlussstrom als auch eine hohe Leerlaufspannung erreicht werden, ist es ein realistisches Ziel, einen Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung von 15% in Zellen mit einem einzigen Übergang zu erreichen. Dies hätte enorme Auswirkungen auf die Solarenergie." Sektor."