مجموعة بحثية بقيادة البروفيسور جي زيي في معهد نينغبو للمواد تكنولوجيا اقترحت والهندسة التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم استراتيجية رئيسية لتحسين المكونات الضيفية لتقليل خسائر الجهد غير الإشعاعي وبالتالي تحقيق خلايا شمسية عضوية ثلاثية عالية الكفاءة (OSCs).
تم نشر هذا العمل في المواد المتقدمة.
لقد اجتذبت OSCs اهتمامًا كبيرًا في مجال الأجهزة الإلكترونية العضوية نظرًا لوزنها الخفيف ومرونتها الميكانيكية الجيدة وشفافيتها. تعتبر الإستراتيجية الثلاثية، التي يتم فيها إدخال مكون ضيف في نظام ثنائي مضيف، إحدى أكثر الطرق فعالية وسهولة لتحقيق OSCs بكفاءة تحويل طاقة ممتازة (PCEs).
لقد تم تطوير العديد من مكونات الضيف الفعالة للأنظمة المضيفة الثنائية، ولكن لا توجد حتى الآن طريقة فعالة للتنبؤ بفعالية مكونات الضيف في تحسين كفاءة الجهاز.
باستخدام حسابات نظرية الكثافة الوظيفية، قام الباحثون بتصميم وتوليف ثلاثة مستقبلات غير فوليرين غير متماثلة (ANFs) مع توزيعات مختلفة للجهد الكهروستاتيكي (ESP)، وهي ANF-1، وANF-2، وANF-3.
تم استخدام ANFs الثلاثة هذه كمستقبلين ضيف في النظام المضيف المعروف D18:N3. ومن ثم تم دراسة تأثير إدخال المكون الضيف على الخواص الكهروضوئية بعناية.
أظهرت النتائج التجريبية أن الاختلاف الكبير في ESP بين المستقبل الضيف والنظام المضيف يؤدي إلى تفاعلات قوية بين الجزيئات وقابلية عالية للامتزاج بين الجزيئين، مما يحسن كفاءة الإنارة لفيلم المزيج وإنتاجية الكم للتألق الكهربائي (EQE).EL) للجهاز، مما يقلل من فقدان الجهد لمراكز OSC الثلاثية.
بالمقارنة مع الأفلام الثلاثية المستندة إلى ANF-1 وANF-2، أظهر الفيلم الثلاثي المستند إلى ANF-3 اختلافًا أكبر في ESP بين متقبل الضيف والمستقبل المضيف، وبالتالي يُظهر حركة أعلى وأكثر توازنًا، وحجم فصل أصغر للطور، المساهمة في نقل شحنة أكثر فعالية.
ونتيجة لذلك، حقق OSC الثلاثي D18:N3:ANF-3 أعلى معدل PCE بنسبة 18.93% مع فقدان الجهد المنخفض بمقدار 0.236 فولت.
يوفر هذا العمل إرشادات مهمة لتصميم متقبلات الضيف عالية الكفاءة لزيادة تحسين جهد الدائرة المفتوحة في OSCs الثلاثية: زيادة فرق ESP بين متقبل الضيف ومتقبل المضيف.
علاوة على ذلك، تم التحقق من هذه القاعدة في مراكز OSC ثلاثية أخرى عالية الكفاءة، مما يدل على عموميتها الممتازة.
قد تلقي هذه الدراسة الضوء على تصميم وتطوير OSCs أحادية الوصلة مع PCE أعلى من 20٪.