Pengukuran analitik dapat memprediksi stabilitas sel surya organik
Green Tech

Pengukuran analitik dapat memprediksi stabilitas sel surya organik


Jalur Perkolasi Vitrifikasi dalam Polimer: Campuran molekul kecil. Kredit: Naïs Coq

Para peneliti yang dipimpin oleh North Carolina State University telah mengembangkan “kerangka” pengukuran analitis yang memungkinkan para peneliti dan produsen sel surya organik untuk menentukan bahan mana yang akan menghasilkan sel surya paling stabil sebelum diproduksi.

Sel surya organik telah meningkat dalam efisiensi selama beberapa dekade terakhir, tetapi para peneliti dan produsen masih berjuang untuk menentukan kombinasi bahan mana yang bekerja paling baik dan mengapa, serta mencapai morfologi dan operasi yang stabil.

“Masih banyak dugaan ‘coba-coba’ yang terlibat dalam mengidentifikasi bahan yang menjanjikan untuk sel surya ini,” kata Harald Ade, Profesor Fisika Terhormat Goodnight Innovation di NC State dan rekan penulis penelitian tersebut. “Namun, kami menemukan bahwa jika Anda memahami dua parameter penting untuk bahan yang digunakan, Anda dapat memprediksi seberapa stabil morfologi lapisan aktif nantinya, yang pada gilirannya memengaruhi efisiensi seiring waktu.”

Parameter yang dimaksud adalah modulus elastisitas dan transisi kaca — pada dasarnya seberapa kaku material tersebut dan pada suhu berapa material tersebut bertransisi dari kondisi kaku ke kondisi cairan kenyal atau cairan kental.

“Sel surya yang paling efisien terdiri dari campuran bahan yang biasanya memiliki daya larut yang buruk,” kata Brendan O’Connor, profesor teknik mesin dan ruang angkasa di NC State dan rekan penulis penelitian tersebut. “Idealnya, campuran ini perlu dicampur selama fabrikasi ke komposisi yang dioptimalkan, tetapi seiring waktu dapat terpisah atau berdifusi ke dalam domain yang terlalu murni, yang menyebabkan degradasi perangkat.

“Kami ingin memahami apa yang mendorong ketidakstabilan dalam komposisi ini. Kami menemukan bahwa interaksi molekuler yang secara fundamental mendorong perilaku difusi dapat ditangkap dengan ‘parameter-proxy’ modulus elastisitas dan suhu transisi gelas.”

Tim yang dipimpin oleh peneliti postdoctoral NC State, Masoud Ghasemi, menggunakan spektrometri massa ion sekunder (SIMS), untuk mengukur perilaku difusi molekul kecil menjadi lapisan polimer murni. Mereka juga menggunakan kalorimetri pemindaian diferensial (DSC), dan pendekatan metrologi kerutan untuk mengukur transisi kaca dan modulus elastisitas sejumlah bahan yang biasa digunakan dalam sel surya organik.

Secara keseluruhan, tim menemukan bahwa sel surya organik paling stabil mengandung molekul kecil dengan suhu transisi gelas tinggi dan polimer dengan modulus elastisitas besar; dengan kata lain, bahan yang sangat kaku.

“Bahan yang lebih kaku juga memiliki kelarutan yang melekat paling rendah,” kata Ghasemi. “Menariknya, ini berarti bahwa bahan yang tidak suka bercampur memiliki difusi paling rendah saat dipaksa melakukannya, menghasilkan sel surya yang paling stabil.”

“Temuan kami cukup intuitif,” kata Ade, “tetapi menemukan bahwa ada hubungan kuantitatif antara modulus elastis, transisi kaca, dan interaksi molekuler di dalam bahan ini memungkinkan kami untuk menangkap gaya interaksi di tingkat lokal, memprediksi stabilitas sistem ini tanpa membutuhkan trial and error. “

Penelitian muncul di Bahan Alam.


Aditif molekuler meningkatkan sifat mekanik bahan sel surya organik


Informasi lebih lanjut:
Masoud Ghasemi et al, Kerangka kerja difusi-interaksi molekuler untuk memprediksi stabilitas sel surya organik, Bahan Alam (2021). DOI: 10.1038 / s41563-020-00872-6

Disediakan oleh Universitas Negeri Carolina Utara

Kutipan: Pengukuran analitik dapat memprediksi stabilitas sel surya organik (2021, 11 Januari), diakses 11 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-analytical-solar-cell-stability.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel