Des chercheurs proposent une nouvelle stratégie pour la modification de l’interface des cellules solaires organiques


Des chercheurs proposent une nouvelle stratégie pour la modification de l'interface des cellules solaires organiques

Résumé graphique. Crédit : DOI : 10.1016 / j.joule.2021.09.001

Énergie de surface (γS.) joue un rôle clé dans la formation de films à hétérojonction en masse (BHJ) dans les solaires fabriquées par des procédés en solution. La miscibilité des films BHJ peut être prédite à partir de la différence d’énergie de surface entre le donneur et l’accepteur. La distribution verticale et l’ d’empilement des films BHJ peuvent être régulées par l’énergie de surface dans la couche limite inférieure. L’énergie de surface d’un film mince est généralement obtenue en mesurant l’angle de contact à l’aide du modèle d’Owens-Wendt.

Cependant, cette méthode de mesure ne peut ni reproduire la distribution d’énergie de surface à l’ nanométrique ni expliquer directement l’empilement et la séparation de phases à l’échelle nanométrique dans la structure BHJ.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par les Profs. Zhou Huiqiong, Qiu Xiaohui et Zhang Yong du National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) ont proposé une nouvelle pour étudier la régulation de la distribution d’énergie de surface à l’échelle nanométrique à l’interface des cellules solaires organiques. L’étude a été publiée dans Joules.

Les chercheurs ont utilisé la technique de cartographie nanomécanique quantitative de force maximale (PFQNM) basée sur l’AFM pour caractériser la distribution d’énergie de surface à l’échelle nanométrique des couches de transport de trous dans les cellules solaires organiques. Ils ont découvert que la distribution d’énergie de surface du poly3,4-éthylènedioxythiophène : polystyrène sulfonate (PEDOT : PSS) par dopage avec MoS. peut être régulé efficacement2 Des nanofeuillets avec des tailles latérales différentes et l’hétérogénéité de la distribution PEDOT : PSS peut être agrandie. La distribution hétérogène de l’énergie de surface (HeD-SE) peut en outre réguler la distribution moléculaire, l’orientation cristalline et la séparation de de la couche active.

En optimisant la morphologie de la couche active grâce au HeD-SE, les performances et la stabilité des cellules solaires organiques avec le meilleur rendement de conversion de puissance (PCE) de 18,27% ont été améliorées. De plus, le taux de stimulation du PCE était proportionnel à l’augmentation de ΔγS. à BHJ.

L’équipe du professeur Zhou s’est consacrée à la manipulation d’interfaces dans les cellules solaires organiques traitées en solution et a réalisé un certain nombre d’études sur la régulation de l’énergie de surface dans les cellules solaires organiques. Les chercheurs ont atteint pour la première fois un facteur de remplissage élevé de 80 % dans des cellules solaires organiques en incorporant du WOX Nanoparticules dans PEDOT : PSS. Ils ont ensuite étudié les relations entre l’orientation de l’empilement de la couche active, les performances des cellules solaires organiques et l’énergie de surface de la couche limite. La stratégie de modification d’interface a été utilisée pour étudier les couches de transport d’électrons dans des dispositifs inversés et a été utilisée dans des cellules solaires à pérovskite. En utilisant le biopolymère héparine-sodium pour modifier l’énergie de surface, le défaut d’interface des cellules solaires à pérovskite a été passive avec des améliorations de la PCE et de la stabilité.


Etude de l’orientation moléculaire par spectroscopie d’absorption transitoire sélective en polarisation


Plus d’information:
Yanxun Li et al., Distribution hétérogène à l’échelle nanométrique de l’énergie de surface au niveau des couches intermédiaires dans les cellules solaires à hétérojonction en vrac organique, Joules (2021). DOI : 10.1016 / j.joule.2021.09.001

Informations sur la revue :
Joules

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Des chercheurs proposent une nouvelle stratégie pour la modification de l’interface des cellules solaires organiques (2021, 15 octobre), consulté le 15 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-strategy-interfacial-modification-solar-cells. html

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