Sandviç Adlı Mükemmel Malzeme Daha Etkili Organik Güneş Pilleri Üretiyor
Fotoğraf : Sol üst: Araştırmacılar, hem elektronları veren hem de güneş panelinin aktif tabakasının ışık emilimini arttıran bir “karenin molekülü” (ASSQ) ile organik bir güneş pili verimliliğini önemli ölçüde geliştirdi. Alt sol: ASSQ’yi aktif katmanın ağırlığının % 4’ü haline getirerek, nanoteknoloji araştırmacıları akım üretme kabiliyetini önemli ölçüde geliştirdi. Sağ: Fotolüminesans spektroskopisi, enerjinin ASSQ ile seçilen bir dalga boyuna göre polimer PBDB-T arasında nasıl aktarıldığını göstermektedir; mavi hedeftir: enerji emilimini gösterir. NYU Tandon
Organik güneş pilleri temiz elektrik enerjisi kaynağı olarak büyük bir potansiyele sahiptirler, fakat şimdiye kadar yaygın kullanım için yeterince ucuz, hafif ve esnek olmamıştırlar. NYU Tandon Mühendislik Okulu, Kimya ve Biyomoleküler Mühendislik bölümünden Doç. Dr. André Taylor önderliğinde bir grup araştırmacı, organik güneş pilleri geliştirmenin ve onların uygulama alanlarının çeşitliliğini artırmanın inovatif ve gelecek vaat eden bir yolunu buldular.
Organik güneş pillerinin çoğu küresel karbon moleküllerini olan fullerenleri kullanır. Taylor problemi şöyle açıklıyor: “Fullerenler pahalı ve ışığı yeterince ememiyor.” Kendisi geçtiğimiz 10 yıl boyunca organik güneş pillerinin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydetti ve şimdiye kadar verimsiz bulunmuş olan fuleren olmayanları kullanmaya odaklandı. Taylor şöyle devam ediyor: İlginçtir ki, fuleren olmayanlar, fulerenlere kök söktürecek kadar gelişme göstermektedir.
Taylor, “Güneş pilini sandviç olarak düşünün” diyor. Elektron donörlerden ve alıcılardan oluşan “Et” veya diğer değişle aktif katman ortada bulunmakta olup güneş ışığını emer ve onu elektriğe (elektronlar ve delikler) dönüştürürken, “ekmek” veya dış tabakalar bu elektriği taşıyan elektrotlardan oluşur.
Taylor’ın takımının hedefi, güneş pilinin ışığı çeşitli materyaller kullanarak mümkün olduğunca geniş bir spektrumda emmesini sağlamak ve aynı zamanda bu materyallerin birlikte çalışmasına izin vermekti.
Taylor: “Diğer gruplar sadece “et” veya ara katman malzemeler üzerinde çalışabiliyorken, benim grubum, “ekmeğin” elektron ve delik taşıma tabakaları gibi sandviçin en önemli parçaları üzerinde çalışıyor. Sorun, onların nasıl birlikte çalışmalarını sağlayabileceğinizdir. Bu farklı malzemelerden doğru karışımı elde etmek oldukça zordur. Bir “karenin molekülü”nü kristalleştirme ajanı olarak yeni bir yöntemle kullanmak bu işi gördü. Taylor, “Tek başına bir elektron donörü olarak işlev gören ve aktif tabakanın emilimini artıran küçük bir molekül ekledik. Bu küçük molekülü ekleyerek, PBDB-T olarak adlandırılan donör-akseptör polimerin fullesen olmayan alıcı ITIC ile uygun bir dizilimde yönlendirilmesini kolaylaştırır” diye açıklıyor.
Bu güneş mimarisi aynı zamanda Taylor grubunun FRET tabanlı bir güneş pili olarak bilinen ve öncülüğünü yaptığı başka bir tasarım mekanizmasını kullanmaktadır. Förster rezonans enerji transferi olarak da bilinen FRET, ilk olarak fotosentezde gözlemlenmiş olan bir enerji transfer mekanizmasıdır.Ekip, yeni bir polimeri ve “fulleren olmayan” karışımını karenin ile kullanarak, güneş enerjisinin% 10’undan fazlasını elektriğe çevirebildi. Sadece birkaç yıl önce bu, tek-eklem polimerli güneş pilleri için çok büyük bir amaç olarak görülüyordu. Taylor, “Artık% 13’ün üzerinde performans gösterebilen daha yeni polimer – “fulleren olmayan” karışımı sistemler var, bu yüzden katkılarımızı bu sistemleri geliştirmek için uygulanabilir bir strateji olarak görüyoruz” diyor. Taylor’ın ekibinin geliştirdiği organik güneş pilleri esnektir ve bir gün elektrikli araçlarda, giyilebilir elektronik cihazlarda ve cep telefonlarını şarj etmek için sırt çantalarında kullanılabilir. En nihayetinde, elektrik enerjisinin tüketicilere dağıtılmasında önemli ölçüde katkıda bulunabilirler. Taylor’un eski bir araştırma öğrencisi ve Materials Today’de bu çalışmayla ilgili bir makalenin baş yazarı olan Yifan Zheng, “Bu kristalleştirici ajan yönteminin, kimyacıların ve organik elektronik ile ilişkili bilim adamlarının dikkatini çekeceğini umuyoruz” diyor.
Kaynak : materialstoday.com
