연구원들은 단 분자 두께의 전극 코팅이 유기 태양 광 전지의 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 발견했습니다. 코팅은 현재이 작업에 사용되는 주요 재료를 능가하며 발광 다이오드 및 광 검출기와 같은 유기 분자에 의존하는 다른 장치의 개선을위한 길을 열 수 있습니다.
결정질 실리콘을 사용하여 빛을 수확하는 가장 일반적인 태양 광 전지와 달리 유기 태양 광 전지 (OPV)는 탄소 기반 분자의 빛을 흡수하는 층에 의존합니다. OPV가 아직 실리콘 셀의 성능에 필적 할 수는 없지만 인쇄 기술을 사용하여 대규모로 제조하는 것이 더 쉽고 저렴할 수 있습니다.
빛이 광전지에 들어가면 그 에너지는 음의 전자를 해제하고 구멍이라고 알려진 양의 갭을 남깁니다. 그런 다음 다른 물질이 전자와 정공을 모아서 다른 전극으로 유도하여 전류를 생성합니다. OPV에서 PEDOT : PSS라는 재료는 생성 된 홀을 전극으로 쉽게 옮기는 데 널리 사용됩니다. 그러나 PEDOT : PSS는 비싸고 산성이며 시간이 지남에 따라 전지의 성능을 저하시킬 수 있습니다.
팀은 이제 PEDOT : PSS에 대한 더 나은 대안을 개발했습니다. 그들은 Br이라고 불리는 정공 수송 분자의 훨씬 더 얇은 코팅을 사용합니다.-2PACz는 ITO (인듐 주석 산화물) 전극에 결합하여 단일 분자 층을 형성합니다. Br을 이용한 유기 전지-2PACz는 18.4 %의 전력 변환 효율을 달성 한 반면 PEDOT : PSS를 사용하는 동급 셀은 17.5 %에 불과했습니다.
“성능 향상에 정말 놀랐습니다. “우리는 Br-2PACz는 저렴한 비용과 고성능으로 인해 PEDOT : PSS를 대체 할 가능성이 있습니다.”
Br-2PACz는 여러 가지 방법으로 셀의 효율성을 높였습니다. 경쟁 제품에 비해 전기 저항이 적고 정공 수송이 개선되었으며 흡수층을 통해 더 많은 빛을 비출 수있었습니다. Br-2PACz는 또한 광 흡수층 자체의 구조를 개선하여 코팅 공정과 관련이있을 수 있습니다.
코팅은 심지어 재활용 가능성을 향상시킬 수 있습니다. 태양 전지. 연구진은 ITO 전극을 세포에서 제거하고 코팅을 벗겨 낸 다음 새 것처럼 재사용 할 수 있음을 발견했습니다. 반대로 PEDOT : PSS는 ITO의 표면을 거칠게하여 다른 셀에서 재사용 할 경우 성능이 저하됩니다. "우리는 이것이 OPV의 경제성과 환경 모두에 극적인 영향을 미칠 것으로 예상합니다."