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分子振動は、有機太陽電池で達成可能な最大光電圧を低下させる-Phys.org

有機太陽電池の活性層内の自由電荷キャリアの前駆体である電荷ペア(励起子)の生成の図解。クレジット:Technische Universitaet Dresden              ベルギーのドレスデン工科大学とハッセルト大学の科学者は、有機分子材料に基づく新しい太陽電池の効率を制限する物理的原因を調査しました。現在、このようなセルの電圧はまだ低すぎるため、効率が比較的低い理由の1つです。                                                       彼らの研究では、薄膜中の分子の振動を調査することにより、科学者は非常に基本的な量子効果、いわゆるゼロ点振動が電圧損失に大きく寄与することを示すことができました。この研究は現在、Nature Communications誌に掲載されています。 太陽電池は、世界的なエネルギー生産の必要な変革に大きな期待の結晶化ポイントです。有機、すなわち炭素ベースの材料をベースとする有機太陽光発電(OPV)は、従来のシリコンベースと比較してより優れた生態バランスシートを持つため、「再生可能エネルギー」のエネルギーミックスの重要な柱になるのに理想的です。薄膜を製造するために必要な材料はごく少量です。ただし、効率のさらなる向上が必要です。これは開回路電圧などのさまざまな特性値に基づいていますが、現在のところ、その値が低すぎると、OPVの効率がかなり中程度になる主な理由になります。 この研究では、薄膜内の分子の振動など、これの物理的理由を調査しました。絶対温度ゼロでの運動を特徴付ける量子物理学の効果である、いわゆるゼロ点振動は、電圧損失に大きな影響を与える可能性があることが示されました。分子特性と巨視的なデバイス特性の直接的な関係が示されました。結果は、新規有機材料のさらなる開発と改善のための重要な情報を提供します。 光吸収スペクトルの低エネルギー端は、太陽電池の性能にとって重要ですが、多くの影響因子を持つ有機太陽電池の場合、まだよく理解されていません。本研究では、分子ブレンドシステムにおける吸収バンドの微視的起源と有機太陽電池におけるそれらの役割を調査した。焦点は吸収特性の温度依存性であり、分子振動を考慮して理論的に調査されました。シミュレーションは、実験的に測定された吸収スペクトルと非常によく一致し、多くの重要な発見につながりました。 著者らは、電子-フォノン相互作用によって媒介されるゼロ点振動が、かなりの吸収帯域幅を引き起こすことを発見しました。これにより、未使用のエネルギーの一部が再放出され、開放電圧が低下します。これらの電圧損失は、電子および振電分子パラメータから予測できるようになりました。珍しいのは、この効果が室温でも強く、有機太陽電池の効率を著しく低下させる可能性があることです。これらの振動誘起電圧損失を低減するためのどの戦略を適用できるかは、より多くのシステムと異なるヘテロ接合の形状について著者によって議論されています。                                                                                                                                                                   詳しくは: ミシェル・パンハンス他分子振動は、有機太陽電池、Nature Communications(2020)で達成可能な最大光電圧を低下させます。 DOI:10.1038 / s41467-020-15215-x                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   引用:                                                  分子振動は、有機太陽電池で達成可能な最大光電圧を低下させます(2020年3月20日)                                                  2020年3月22日取得                                                  https://phys.org/news/2020-03-molecular-vibrations-maximum-photovoltage-solar.htmlから                                                                                                                                       この文書は著作権の対象です。私的研究または研究を目的とする公正な取引とは別に、                                             一部は書面による許可なしに複製することができます。コンテンツは情報提供のみを目的として提供されています。                                                                                                                                続きを読む



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