Влияние переизлучающего слоя органической тонкой плёнки на КПД кремниевых солнечных батарей
Аннотация
Цель статьи: Фотоэлектрические технологии преобразования солнечной энергии представляют собой многообещающие пути к производству экологически чистой и возобновляемой энергии. Исследования органических солнечных элементов активно развиваются, особенно в последнее десятилетие они привлекли научный и экономический интерес, вызванный быстрым увеличением эффективности преобразования энергии. В последние годы были синтезированы и использованы люминесцентные материалы, способные преобразовывать широкий спектр света в фотоны определенной длины волны, чтобы минимизировать потери в процессе преобразования энергии на основе солнечных элементов. В данной работе представлено исследование оптических и люминесцентных свойств тонких пленок комплексов меди C62H50Cu2I2N8P2.
Экспериментальная часть: Предложено использование данного материала в качестве переизлучающего слоя на поверхности солнечного элемента с целью увеличения коэффициента полезного действия (КПД) последнего за счет преобразования энергии из области ультрафиолетового диапазона в область видимого диапазона. Проведено исследование вольт-амперных характеристик чистого монокристаллического солнечного элемента и элемента с переизлучающим слоем комплекса меди.
Выводы: Показано, что нанесение C62H50Cu2I2N8P2 на поверхность солнечных элементов позволяет повысить КПД преобразователей на 1.45 % в ультрафиолетовом диапазоне при небольших экономических затратах. Обсуждаются механизмы повышения преобразования энергии и анализируются недавние экспериментальные результаты по аналогичным исследованиям
Скачивания
Литература
Hoppe H., Saricifti N. S. Organic solar cells: an overview. Journal of Materials Research. 2004:19(7): 1924–1945. https://doi.org/10.1557/jmr.2004.0252
Roy S. S., Patra S. K. Synthesis and characterization of diferrocenyl conjugates: varying π-conjugated bridging ligands and its consequence on electrochemical communication. European Journal of Inorganic Chemistry. 2019: 16): 2193–2201. https://doi.org/10.1002/ejic.201900114
Servaites J. D., Ratner M. A., Marks T. J. Organic solar cells: a new look at traditional models. Energy & nvironmental Science. 2011:4(11): 4410–4422. https://doi.org/10.1039/c1ee01663f
Yella A., Lee H.-W., Tsao H. N., Yi C., … Gratzel M. Porphyrin-sensitized solar cells with cobalt (II/III)-based redox electrolyte exceed 12 percent efficiency. Science. 2011:334(6056): 629–634. https://doi.org/10.1126/science.1209688
Kelzenberg M. D., Boettcher S. W., Petykiewicz J. A., … Atwater H. A. Enhanced absorption and carrier collection in Si wire arrays for photovoltaic applications. Nature Materials. 2010:9(3): 239–244. https://doi.org/10.1038/nmat2635
Huang K.-Y., Luo Y.-H., Cheng H.-M., Tang J., Huang J.‑H. Performance enhancement of CdS/CdSe quantum dot-sensitized solar cells with (001)-oriented anatase TiO2 nanosheets photoanode. Nanoscale Research Letters. 2019:14(1): 18. https://doi.org/10.1186/s11671-018-2842-5
Peng K.-Q., Lee S.-T. Silicon nanowires for photovoltaic solar energy conversion. Advanced Materials. 2011:23(2): 198–215. https://doi.org/10.1002/adma.201002410
Hochbaum A. I., Yang P. Semiconductor nanowires for energy conversion. Chemical Reviews. 2010:110(1): 527–546. https://doi.org/10.1021/cr900075v
Wengeler L., Schmitt M., Peters K., Scharfer P., Schabel W. Comparison of large scale coating techniques for organic and hybrid films in polymer based solar cells. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2013:68: 38–44. https://doi.org/10.1016/j.cep.2012.03.004
Currie M. J., Mapel J. K., Heidel T. D., Goffri S., Baldo M. A. High-efficiency organic solar concentrators for photovoltaics. Science. 2008:321(5886): 226–228. https://doi.org/10.1126/science.1158342
Weber W. H., Lambe J. Luminescent greenhouse collector for solar radiation. Applied Optics. 1976:15(10): 2299–2300. https://doi.org/10.1364/ao.15.002299
Barnham K., Marques J. L., Hassard J., O’Brien P. Quantum-dot concentrator and thermodynamic model for the global redshift. Applied Physics Letters. 2000:76(9): 1197–1199. https://doi.org/10.1063/1.125981
Batchelder J. S., Zewail A. H., Cole T. Luminescent solar concentrators 2: experimental and theoretical analysis of their possible efficiencies. Applied Optics. 1981:20(21): 3733–3754. https://doi.org/10.1364/ao.20.003733
Smestad G., Ries H., Winston R., Yablonovitch E. The thermodynamic limits of light concentrators. Solar energy Materials. 1990: 21(2-3): 99–111. https://doi.org/10.1016/0165-1633(90)90047-5
Huang X., Han S., Huang W., Liu X. Enhancing solar cell efficiency: the search for luminescent materials as spectral converters. Chemical Society Reviews. 2013:42(1): 173–201. https://doi.org/10.1039/c2cs35288e
Strümpel C., McCann M., Beaucarne G., … Tobias I. Modifying the solar spectrum to enhance silicon solar cell efficiency – an overview of available materials. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2007:91(4): 238–249. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2006.09.003
Richards B. S. Luminescent layers for enhanced silicon solar cell performance: Down-conversion. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2006:90(9): 1189–1207. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2005.07.001
Shalav A., Richards B. S., Green M. A. Luminescent layers for enhanced silicon solar cell performance: up-conversion. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2007:91(9): 829–842. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2007.02.007
Eliseeva S. V., Bünzli J.-C. G. Lanthanide luminescence for functional materials and bio-sciences. Chemical Society Reviews. 2010:39(1): 189–227. https://doi.org/10.1039/b905604c
Huang C.-S., Jakubowski K., Ulrich S., … Boesel L. F. Nano-domains assisted energy transfer in amphiphilic polymer conetworks for wearable luminescent solar concentrators. Nano Energy. 2020:76: 105039. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105039
Van der Ende B. M., Aarts L., Meijerink A. Lanthanide ions as spectral converters for solar cells. Physical chemistry Chemical Physics. 2009:11(47): 11081. https://doi.org/10.1039/b913877c
Gusev A., Kiskin M., Braga E., … Linert W. Structure and emission properties of dinuclear copper(I) complexes with pyridyltriazole. RSC Advances. 2023:13(6): 3899–3909. https://doi.org/10.1039/d2ra06986e
Tyutyunik A. S., Gurchenko V. S., Mazinov A. S. Study of the electrochemical and electrical properties of Zn(II) pyrazolone-based azomethine complexes and their temperature dependences. Inorganic Materials: Applied Research. 2022:13(5): 1216–1222. https://doi.org/10.1134/S2075113322050434
Ejdelman B. L., Ejdelman K. B., Gudkov D. V., Polisan A. A. Semiconductor photovoltaic converter. Patent RF, no. 2750366. Publ. 28.06.2021, bull. no. 19.
Copyright (c) 2025 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
