שיא יעילות חדש לתאים סולאריים מפולימרים

חוקרים מצפון קרוליינה והונג קונג גילו כי התקבצות מבוקרת-טמפרטורה במשפחה חדשה של פולימרים מוליכים-למחצה היא המפתח לייצור של תאים סולאריים אורגניים יעילים שיופקו בייצור המוני בעלות נמוכה

חוקרים גילו כי התקבצות מבוקרת-טמפרטורה במשפחה חדשה של פולימרים מוליכים-למחצה היא המפתח לייצור של תאים סולאריים אורגניים יעילים שיופקו בייצור המוני בעלות נמוכה.

חוקרים מאוניברסיטת המדינה בצפון קרוליינה ומאוניברסיטת הונג-קונג מצאו כי התקבצות מבוקרת-טמפרטורה במשפחה חדשה של פולימרים מוליכים-למחצה היא המפתח לייצור של תאים סולאריים אורגניים יעילים שיופקו בייצור המוני בעלות נמוכה. תאים סולאריים מפולימרים הם תערובת מבוקרת בעדינות של פולימר תורם וחומר מקבל מסוג פולרן (fullerene, ויקיפדיה). התא נוצר ע”י הוספת ממס לתערובת הפולימר והפולרן עד לקבלת תערובת נוזלית, ובשלב הבא ריסוס הנוזל על-גביי משטח דקיק. כאשר הממס מתאדה, השכבה הדקיקה הופכת למוצקה. כיום, התאים הסולאריים האורגניים היעילים ביותר מיוצרים בעזרת סוג יחיד בלבד של פולרנים.

החוקרים בחנו בעבר את המורפולוגיה של תאים סולאריים ומצאו כי הגודל של צברי הפולימרים שבתוך המקבצים הפולימריים – או יחסי-הגומלין שבין מולקולות שכנות בתוך השכבות השונות – הם האחראים לרמת היעילות המתקבלת של התא הסולארי. במאמר שפרסמו החוקרים בכתב-העת המדעי Nature Communications הם מראים כי גודל המקבצים של הפולימרים בתוך התקנים אלו תלוי במידה ניכרת בטמפרטורה. הם גם הראו כי ניתן להשיג רמת שיא מבחינת היעילות של התא הסולארי השווה לערך של 10.8%, בהשוואה לשיא הקודם של 9.8%, זאת תוך כדי המרתם של מספר סוגי פולרנים. בנוסף, ניתן להשיג את רמת הביצועים הזו בתוך התקנים המבוססים על שכבות דקיקות.

“מרגע שהדגמנו כיצד הטמפרטורה משפיעה על רמת ההתקבצות ועל המורפולוגיה של תאים סולאריים אלו, התוצאות אפשרו לכימאים חופש רב יותר בניסיונותיהם להשתמש בהרכבים כימיים שונים במסגרת השכבה הפעילה,” מסבירים החוקרים. החוקרים הדגימו את רמת היעילות בעשר תערובות שונות בשכבות דקיקות.

“אנו מקווים כי התוצאות שלנו יאפשרו לחוקרים אחרים לערוך ניסויים בתערובות שונות של פולימרים ופולרנים, מה שיגביר עוד יותר את היעילות המתקבלת של תאים סולאריים, יביא להוזלת הייצור שלהם ויוביל לפיתוחם של מקורות אנרגיה חלופיים ברמה מסחרית.”

המאמר המקורי

הידיעה על המאמר