Ученые повысили эффективность органических солнечных батарей с помощью полимерных цвиттер-ионов
Аккумулятор Challenger A12-65
Исследовательская группа из Китая и США разработала электроактивные полимерные цвиттер-ионы для модификации прослоек оксида цинка в органических солнечных элементах. Было установлено, что их работа позволяет пассивировать дефекты в органических солнечных элементах, что способствует повышению производительности и стабильности устройств.
Полимерные цвиттер-ионы, модифицированные оксидом цинка, в качестве прослоек для органических солнечных элементов
Группа учёных из Китая и США использовала полимерные цвиттер-ионы, содержащие сопряжённые группы, для модификации прослоек оксида цинка в органических солнечных элементах.
Их работа представлена в научной статье «Модификация прослоек оксида цинка полимерными цвиттер-ионами на основе нафталиндиимида для создания эффективных органических солнечных элементов», опубликованной в журнале Wearable Electronics.
Старший автор исследования Яо Лю объяснил, что плёнки из оксида цинка часто содержат множество дефектов, которые действуют как электронные ловушки и центры рекомбинации, снижая производительность устройств. «Чтобы решить эту проблему, в плёнки из оксида цинка добавляют металлы, органические молекулы и полимеры для пассивации и модификации дефектов», — сказал Лю.
Исследовательская группа разработала два новых полимерных цвиттер-иона с бензольными кольцами (BZ) или двойными связями C=C (CZ), объединив сопряжённые нафталиндиимидные звенья и сульфобетаиновые цвиттер-ионные группы.
Исследователи обнаружили, что цвиттер-ионные компоненты эффективно пассивируют дефекты оксида цинка, помогаяулучшить электрические свойства и отрегулировать уровень энергии для более эффективного извлечения заряда.Кроме того, было обнаружено, что нафталиндиимидные группы поглощают ультрафиолетовое излучение и защищают активные слои от фотодеградации.
При использовании в органических солнечных элементах плёнки из оксида цинка, модифицированные BZ и CZ, продемонстрировали эффективность преобразования энергии 17,96 % и 17,97 % соответственно.
«Эти результаты подтверждают, что полимерные цвиттер-ионы эффективно повышают производительность наночастиц электронно-транспортных слоевоксида цинка, значительно повышая эффективность устройств», — говорится в научной статье. В ней также отмечается, что пленки существенно повышают стабильность устройств.
В статье делается вывод о том, что модификация полимерных цвиттер-ионов является перспективной стратегией для разработки высокоэффективных транспортных слоёв из оксидов металлов для органических фотоэлектрических элементов. «Оксид цинка, модифицированный полимерными цвиттер-ионами, является перспективным материалом для гибкой и носимой электроники, поскольку он уникальным образом сочетает в себе механическую прочность и стабильные электрические характеристики», — добавил Лю.
В исследовательскую группу вошли учёные из Пекинского химико-технологического университета и Массачусетского университета в Амхерсте.