Новый проводящий полимерный комплекс для создания стабильных и пригодных для печати органических солнечных элементов.
В последние годы инженеры во всем мире пытаются разработать более устойчивые технологии для производства электроэнергии. Одним из наиболее перспективных среди таких решений являются органические солнечные элементы.
Органические солнечные элементы должны быть как эффективными, так и стабильными, чтобы гарантировать их надежную работу в течение длительного периода времени. В идеале их также можно было бы распечатать с использованием технологии печати, поскольку это упростило бы их крупномасштабное производство.
Материалы для переноса дырок (HTM) являются ключевым компонентом полностью пригодных для печати органических солнечных элементов . Одним из НТМ, который считается многообещающим для разработки пригодных для печати органических солнечных элементов, является поли(3,4-этилендиокситиофен): полистиролсульфонат (PEDOT:PSS), классический проводящий полимерный комплекс, который часто используется для создания печатаемых устройств. Несмотря на свои преимущества, PEDOT:PSS обычно диспергируется в воде и проявляет сильную кислотность, что может отрицательно сказаться на эффективности и стабильности солнечных элементов на основе PEDOT:SS.
Исследователи из Университета науки и технологий Хуажонг и Института материалов для электроники и энергетических технологий (i-MEET) Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге недавно представили новый спирто-дисперсный и проводящий полимерный комплекс, аналогичный PEDOT:PSS, который преодолевает некоторые недостатки полимерного комплекса. Этот полимерный комплекс, получивший название PEDOT:F, был представлен в статье, опубликованной в журнале Nature Energy.
«Группа работает над проводящим полимером PEDOT:PSS с момента его создания в 2013 году. PEDOT:PSS имеет недостатки, такие как сильная кислотность, плохое смачивание и влагопоглощение. Это снижает эффективность и стабильность устройства», — Иньхуа Чжоу, один из Исследователи, проводившие исследование, рассказали TechXplore.
Ключевой целью недавней работы Чжоу и его коллег было преодоление ограничений PEDOT:PSS и обеспечение возможности его использования для разработки эффективных, стабильных и пригодных для печати органических солнечных элементов. Для этого они создали новый состав полимерного комплекса, который можно диспергировать как в воде, так и в спиртах.
«PEDOT:PSS был изобретен в 1990-х годах, и исследователи жаловались на его недостатки с 2000 года по сегодняшний день, но не предлагали жизнеспособных решений», — сказал Чжоу. «Новый состав спиртовой дисперсии, описанный в этой работе, преодолевает эти недостатки».
PEDOT:F, новый полимерный комплекс, представленный исследователями, содержит иономеры перфторированной серной кислоты в качестве противоионов. В отличие от иономеров, содержащихся в PEDOT:PSS, эти иономеры можно диспергировать как в воде, так и в спирте.
«Новая формула PEDOT:F представляет собой спиртовую дисперсию, что устраняет эти недостатки традиционного PEDOT:PSS», — пояснил Чжоу. «PEDOT:F повышает эффективность и стабильность устройства. Он также открывает возможность для производства оптоэлектронных устройств с новой архитектурой».
Новый спиртодисперсный полимерный комплекс, представленный этой группой исследователей, обладает превосходными смачивающими свойствами и низкой кислотностью. В результате это может помочь преодолеть недостатки водно-дисперсионного PEDOT:PSS.
Используя свою новую формулу, Чжоу и его коллеги создали органические фотоэлектрические элементы, которые можно печатать полностью, от нижнего до верхнего электрода. Эти устройства продемонстрировали эффективность преобразования энергии 15% и удивительно сохранили 83% своей начальной эффективности при непрерывном освещении при отслеживании точки максимальной мощности в течение 1330 часов.
«В наших следующих исследованиях мы планируем разработать новые составы PEDOT:F», — добавил Чжоу. «Мы также планируем использовать PEDOT:F для создания новых гибких устройств большой площади».
