ビタミンC処理により反転型有機太陽電池の安定性が向上

南デンマーク大学 (SDU) の研究チームは、有機太陽電池 (OPV) の電力変換効率の進歩に匹敵するものを目指しました。非フラーレンアクセプター (NFA)安定性が向上した素材。

研究チームは一般にビタミン C として知られるアスコルビン酸を選択し、それを酸化亜鉛 (ZnO) 電子輸送層 (ETL) と反転デバイス層スタックで製造された NFA OPV セルの光活性層の間のパッシベーション層として使用しました。半導体ポリマー（PBDB-T:IT-4F）。

科学者らは、酸化インジウムスズ (ITO) 層、ZnO ETL、ビタミン C 層、PBDB-T:IT-4F 吸収体、酸化モリブデン (MoOx) キャリア選択層、および銀 (Ag) を備えたセルを構築しました。 ) 金属接触。

同グループは、アスコルビン酸が光安定化効果を生み出すことを発見し、抗酸化活性が酸素、光、熱への曝露から生じる分解プロセスを緩和すると報告した。紫外可視吸収、インピーダンス分光法、光依存性の電圧と電流の測定などの試験により、ビタミンCがNFA分子の光退色を軽減し、電荷の再結合を抑制することも明らかになったと研究論文は指摘している。

彼らの分析では、1 太陽の下で 96 時間連続光劣化させた後、ビタミン C 中間層を含むカプセル化デバイスは元の値の 62% を保持し、参照デバイスは 36% しか保持していないことが示されました。

この結果は、安定性の向上が効率を犠牲にしていないことも示しました。チャンピオン デバイスは、電力変換効率 9.97 %、開放電圧 0.69 V、短絡電流密度 21.57 mA/cm2、曲線因子 66% を達成しました。ビタミン C を含まない参照デバイスは、9.85% の効率、0.68V の開放電圧、21.02 mA/cm2 の短絡電流、および 68% の曲線因子を示しました。

商業化の可能性と拡張性について尋ねると、グループを率いるヴィダ・エングマン氏はこう答えた。先端太陽光発電・薄膜エネルギーデバイスセンター（SDU CAPE）は pv マガジンに、「この実験で使用したデバイスは 2.8 mm2 と 6.6 mm2 でしたが、OPV モジュールも定期的に製造している SDU CAPE のロールツーロール ラボでスケールアップできます。」と述べています。

同氏は、界面層が「通常の溶媒に可溶な安価な化合物であるため、他の層と同様にロールツーロールコーティングプロセスで使用できる」と指摘し、製造方法を拡張できることを強調した。 OPVセル。

Engmann 氏は、ペロブスカイト太陽電池や色素増感太陽電池 (DSSC) など、他の第 3 世代電池技術において、OPV を超える添加剤の可能性を見込んでいます。 「DSSCやペロブスカイト太陽電池など、他の有機/ハイブリッド半導体ベースの技術も有機太陽電池と同様の安定性の問題を抱えているため、これらの技術の安定性問題の解決にも貢献できる可能性が十分にあります」と彼女は述べた。

この細胞は論文で発表されました。光安定性非フラーレン受容体ベースの有機太陽電池用のビタミン C』に掲載されました。ACS アプライド マテリアル インターフェイス。この論文の最初の著者は、SDU CAPE の Sambathkumar Balasubramanian です。チームにはSDUとレイ・ファン・カルロス大学の研究者が含まれていた。

今後を見据えて、チームは天然の抗酸化物質を使用した安定化アプローチについてさらに研究する計画を立てています。 「将来的には、この方向で研究を続けるつもりです」とエングマン氏は、新しい種類の抗酸化物質に関する有望な研究について言及した。