Исследователь из США получил грант на создание эффективных органических солнечных батарей
Национальный научный фонд (NSF) предоставил исследователю Университета штата Южная Дакота грант в размере 400 000 долларов США. 80 000 долларов США в год в течение следующих пяти лет для создания новых высокоэффективных органических солнечных элементов с повышенной эффективностью.
Ассистент-профессор Цицюань Цяо в Центре передовых фотоэлектрических систем штата Южная Дакота в США получил награду NSF Career Award. Он сказал, что проект касается органических фотоэлектрических элементов (PV) или солнечных элементов, собранных из полимеров на основе углерода, вместо традиционных солнечных элементов, которые основаны на неорганических или неуглеродных материалах, таких как кремний. По его словам, органические материалы имеют то преимущество, что они недорогие, но на сегодняшний день они также менее эффективны, чем традиционные солнечные элементы.
Органические PV в настоящее время основаны в основном на проводящих полимерах с характеристиками, которые ученые описывают как возбужденные состояния с коротким временем жизни и короткие длины диффузии. Эти ограничения означают, что полимеры имеют низкую эффективность, которая в настоящее время находится в диапазоне от 6 до 7 процентов, пояснил Цяо.
Он добавил, что с лучшими материалами и более эффективными конструкциями органические солнечные элементы могут достигать эффективности от 10 до 15 процентов. В частности, он хочет разработать новые долгоживущие полимеры в возбужденном состоянии; затем спроектируйте солнечные батареи из таких материалов. Он считает, что такая конструкция будет означать, что электроны, возбужденные по мере того, как полимер поглощает солнечный свет, будут дольше оставаться в этом состоянии, что дает фотоэлектрическому устройству больше времени для сбора электронов в возбужденном состоянии.
«Предлагаемая работа потенциально выявит некоторые узкие места, которые препятствуют разработке высокоэффективных полимерных солнечных элементов, предоставив совершенно иной путь к потерям и ограничениям в существующих полимерах и устройствах на основе синглетов», — сказал Цяо. «Это одна из возможных идей дизайна, которая потенциально может повысить эффективность».
Проект Цяо также будет способствовать преподаванию и обучению на всех уровнях образования с участием учащихся K-12, а также студентов и аспирантов. Он планирует разработать образовательную фотоэлектрическую лабораторную станцию для мобильной научной лаборатории в Южной Дакоте. Мобильная научная лаборатория посещает школы по всему штату в течение учебного года.
«Основная цель мобильных научных лабораторий — предоставить учащимся из Южной Дакоты возможность заниматься научной лабораторной деятельностью с использованием передового оборудования, технологий и методов, которые обычно недоступны в небольших школах». — заключил он.