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Segunda-feira, Julho 4, 2022

Iluminando como os aditivos solventes melhoram a eficiência – ScienceDaily

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Espera-se que as células solares de mistura de polímeros desempenhem um papel importante na transição para tecnologias de energia limpa porque podem ser facilmente produzidas em folhas flexíveis em grande escala. No entanto, seu desempenho ficou para trás das alternativas mais tradicionais de silício, bem como de outras células solares orgânicas.

As células solares de mistura de polímeros são formadas pela combinação de duas soluções de polímeros que se solidificam em um filme em um eletrodo na forma de redes interpenetrantes, uma espécie de “separação de fases”. A introdução de aditivos solventes na solução de polímero demonstrou aumentar a eficiência das células solares de mistura de polímeros. No entanto, o processo exato subjacente a essa melhoria não foi totalmente compreendido. Agora, em um estudo publicado recentemente na Materiais Poliméricos Aplicados ACS, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara investigaram o mecanismo de aprimoramento de desempenho usando microscopia de força atômica fotocondutora (PC-AFM). Espera-se que suas descobertas ajudem a acelerar a aplicação generalizada de células solares baseadas em polímeros.

“A natureza empírica do aprimoramento da eficiência mediada por aditivos solventes tem dificultado a otimização do desempenho das células solares de mistura de polímeros, portanto, há uma necessidade urgente de uma maior compreensão do processo”, explica o autor sênior Hiroaki Benten. “Para esse fim, usamos o PC-AFM para interrogar a nanoarquitetura que sustenta o aprimoramento de desempenho.”

O PC-AFM é uma técnica avançada de microscopia que permite a visualização de fotocorrentes com resolução em escala nanométrica. Os pesquisadores descobriram que os aditivos de solventes traços melhoraram a conversão de energia e a densidade de fotocorrente de uma célula solar de mistura de polímeros por um fator de até ~3, aumentando a ordenação e a cristalização da microestrutura do polímero na célula solar sem danificar a fase separada. estrutura.

Medições de espectroscopia de absorção confirmaram ainda que os aditivos traço melhoraram o ordenamento nas microestruturas do polímero. Ao formar uma rede que transporta eficientemente as cargas fotogeradas para o eletrodo externo, o fluxo de fotocorrente é aumentado.

“Descobrimos que as fotocorrentes locais foram aprimoradas, um pouco como formar uma nova rodovia de corrente de carga, enquanto a escala de separação de fases que é crítica para a funcionalidade do dispositivo foi mantida”, diz o coautor Masakazu Nakamura. “Acreditamos que essa visão será amplamente aplicável a células solares de mistura de polímeros, não apenas aquelas baseadas em nossa escolha de polímeros”.

Espera-se que os resultados do estudo sejam importantes para otimizar o desempenho de células solares de mistura de polímeros. Ao usar as descobertas para minimizar as tentativas e erros de laboratório, espera-se que os pesquisadores possam acelerar os esforços contínuos de teste de mercado, levando-nos um passo mais perto de células solares de alto desempenho que são ambientalmente sustentáveis ​​e fáceis de produzir em grande escala. régua.

Fonte da história:

Materiais fornecido por Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.



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