Celopolymerové směsné solární články jsou tvořeny spojením dvou polymerních roztoků, které tuhnou do filmu na elektrodě s ve formě vzájemně se prostupujících sítí, jakési „fázové separace“. Bylo prokázáno, že přidání přísad rozpouštědel do roztoku polymeru zvyšuje účinnost solárních článků se směsí polymerů. Přesný proces, který je základem tohoto zlepšení, však nebyl plně pochopen. Nyní, ve studii nedávno publikované v ACS Applied Polymer Materials, výzkumníci z Nara Institute of Science and Technology zkoumali mechanismus zvýšení výkonu pomocí fotovodivé mikroskopie atomové síly (PC-AFM). Očekává se, že jejich zjištění pomohou urychlit širokou aplikaci solárních článků na bázi polymerů.
"Epirická povaha zvýšení účinnosti zprostředkované rozpouštědlovými aditivy brání optimalizaci výkonu solárních článků se směsí polymerů, takže je naléhavá potřeba lépe porozumět procesu," vysvětluje hlavní autor Hiroaki Benten. "Za tímto účelem jsme použili PC-AFM k dotazování na nanoarchitekturu, která je základem vylepšení výkonu."
PC-AFM je pokročilá mikroskopická technika, která umožňuje vizualizaci fotoproudů s rozlišením nanometrů. Vědci zjistili, že přísady stopových rozpouštědel zlepšily přeměnu energie a fotoproudovou hustotu celopolymerového solárního článku až o faktor ~3 tím, že zlepšily uspořádání a krystalizaci polymerní mikrostruktury v solárním článku, aniž by došlo k poškození fázově oddělených článků. struktura.
Měření absorpční spektroskopií dále potvrdilo, že stopová aditiva zlepšila uspořádání v mikrostrukturách polymeru. Vytvořením sítě, která účinně přenáší fotogenerované náboje k vnější elektrodě, se zvyšuje tok fotoproudu.
"Zjistili jsme, že místní fotoproudy byly vylepšeny, něco jako vytvoření nové dálnice nabíjecího proudu, přičemž rozsah fázového oddělení, který je kritický pro funkčnost zařízení, byl zachován," říká spoluautor Masakazu Nakamura. "Věříme, že tento poznatek bude široce aplikovatelný na solární články se směsí polymerů, nejen na články založené na našem výběru polymerů."
Očekává se, že výsledky studie budou důležité pro optimalizaci výkonu solárních článků ze směsi polymerů. Doufáme, že použitím těchto zjištění k minimalizaci laboratorních pokusů a omylů mohou výzkumníci urychlit probíhající snahy o uvedení na trh, čímž nás posunou o krok blíže k vysoce výkonným solárním článkům, které jsou ekologicky udržitelné a snadno se vyrábějí na velkém měřítko.
