В поисках устойчивых энергетических решений первостепенное значение имеет поиск более эффективных солнечных элементов. Органические фотоэлектрические элементы стали многообещающей альтернативой традиционным аналогам на основе кремния благодаря их гибкости и экономической эффективности. Однако оптимизация их производительности остается серьезной проблемой.
Новое исследование Университета Абдуллы Гюля (Турция) сделало новаторский шаг, переосмысливая структуру органических фотоэлектрических элементов, выбирая полусферическую форму корпуса, чтобы раскрыть беспрецедентный потенциал в поглощении света и угловом охвате.
Как сообщается в Journal of Photonics for Energy, эта инновационная конфигурация направлена на максимальное поглощение света и угловой охват, обещая переопределить ландшафт технологий возобновляемой энергетики. В исследовании представлены расширенный вычислительный анализ и сравнительные тесты, позволяющие выявить замечательные возможности этой новой конструкции.
В своем исследовании профессор Дуён Ха из Университета Абдуллы Гюля исследует спектры поглощения в активном слое в форме полусферической оболочки, обеспечивая детальное изучение того, как свет взаимодействует со структурой и материалами клетки, с помощью вычислительной техники, известной как трехмерный конечный элемент. анализ (ФЭА).
FEA может помочь решить сложные инженерные проблемы, разделив конструкции на более мелкие, более управляемые части, называемые конечными элементами, что позволяет моделировать и анализировать поведение всей конструкции в различных условиях, таких как разные длины волн света и углы падения.
Сообщенные результаты FEA замечательны. При воздействии поперечно-электрического (TE)-поляризованного света полусферическая структура оболочки продемонстрировала значительное увеличение светопоглощения на 66 процентов по сравнению с устройствами с плоской структурой. Аналогичным образом, для света с поперечной магнитной (ТМ) поляризацией наблюдалось заметное улучшение на 36 процентов.
В отличие от ранее сообщавшихся конструкций полуцилиндрической оболочки, полусферическая структура оболочки оказалась явным лидером. Он продемонстрировал значительное увеличение поглощения света на 13 процентов для TE-поляризации и впечатляющее улучшение на 21 процент для TM-поляризации.
Сияющее будущее: освещение разнообразных приложений
Помимо исключительных поглощающих способностей, полусферическая структура оболочки обеспечивает расширенный угловой охват, охватывающий до 81 градуса для TE-поляризации и 82 градуса для TM-поляризации. Такая адаптивность особенно выгодна для приложений, требующих гибкого захвата света, таких как носимая электроника.
Ха говорит: «Благодаря улучшенным характеристикам поглощения и всенаправленности предлагаемые активные слои в форме полусферической оболочки будут полезны в различных областях применения органических солнечных элементов, таких как биомедицинские устройства, а также в таких приложениях, как окна для выработки электроэнергии и теплицы, Интернет вещей и так далее».
Полусферическая форма корпуса знаменует собой значительный шаг вперед в разработке органических солнечных батарей. Используя возможности анализа конечных элементов и инновационного структурного проектирования, опубликованное исследование помогает проложить путь к более светлому и устойчивому будущему , основанному на возобновляемых источниках энергии.
