Vallankumous aurinkoenergiassa: Chemnitzin teknillinen yliopisto tutkii orgaanisia soluja!

Vallankumous aurinkoenergiassa: Chemnitzin teknillinen yliopisto tutkii orgaanisia soluja!

Orgaanisten aurinkokennojen tutkimus on saanut vauhtia viime vuosina erityisesti Chemnitzin teknillisessä yliopistossa, jossa professori tohtori Carsten Deibelin johtama tiimi työskentelee intensiivisesti näiden teknologioiden tehokkuuden lisäämiseksi. Tässä keskitytään ymmärtämään hitaita varauksenkuljettajia, jotka ovat vastuussa merkittävästä kuljetusvastuksesta. Tämä ilmiö vaikuttaa sekä aurinkokennojen täyttökertoimeen että yleiseen suorituskykyyn. Tämän tutkimuksen tulokset julkaistaan ​​tunnetuissa aikakauslehdissä, kuten "Reports on Progress in Physics" ja "Advanced Energy Materials", jotta tiedeyhteisö saa uusia näkemyksiä.

Tieteidenvälinen yhteistyö on olennainen osa tätä edistystä. Osana DFG-tutkimusryhmää ”Printed & stable organic photovoltaics with non-fullerene acceptors – POPULAR” asiantuntijat useista saksalaisista ja brittiläisistä yliopistoista ovat työskennelleet projekteissa, joita rahoitetaan noin viidellä miljoonalla eurolla. Ryhmän tavoitteena on parantaa ja optimoida orgaanisia aurinkokennoja massatuotantoon.

Orgaanisten aurinkokennojen rooli

Orgaaniset aurinkokennot, jotka koostuvat yhtenäisistä orgaanisista kemikaaleista, erityisesti hiilivetyyhdisteistä, kuten muovista, tarjoavat useita etuja perinteisiin teknologioihin verrattuna. Elokuussa 2018 niiden hyötysuhde oli 17,3 %, mikä on pienempi kuin epäorgaanisten aurinkokennojen, mutta erottuu edukseen kustannustehokkaiden ja monipuolisten valmistusprosessiensa ansiosta. Ching W. Tang kehitti ensimmäiset orgaaniset aurinkokennot vuonna 1985, ja ne ovat edelleen riippuvaisia ​​kerroksistaan ​​konjugoiduista polymeereistä ja fullereeneista.

Yksi suurimmista haasteista on taakkatelineiden hidas liike. Nämä ongelmat voidaan kiertää käyttämällä luovuttaja-akseptorijärjestelmää, joka mahdollistaa nopean varauksen siirron. Näiden kennojen aktiivinen kerros kerrostetaan läpinäkyvälle, johtavalle elektrodille, joka maksimoi valon absorption, kun taas metallielektrodi kerää kerätyt varauksenkantajat kerroksen toiselle puolelle.

Innovaatioita ja haasteita

Chemnitzin teknillisen yliopiston tutkimuksen lisäksi tämän kaltaiset laitokset jatkavat Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems innovatiivisia lähestymistapoja orgaanisten aurinkokennojen valmistukseen. He työskentelevät halvempien ja ympäristöystävällisempien materiaalien parissa, jotka ovat edullisia kaupalliseen käyttöön. Joustavien, kevyiden läpinäkyvien kennojen kehittäminen voisi avata uraauurtavia käyttöalueita, esimerkiksi integroituina ratkaisuina ikkunajärjestelmissä tai maatalouden suojakalvoina, jotka sekä tarjoavat suojaa että edistävät energiantuotantoa.

Vaikka orgaaninen aurinkosähkö on edistynyt viime vuosina, pitkän aikavälin vakaus on edelleen yksi sen kaupallisen läpimurron suurimmista esteistä. Heliatekin kaltaiset yritykset perustettiin tuomaan nämä teknologiat massatuotantoon, mutta kehitystä tarvitaan edelleen näiden kennojen eliniän ja tehokkuuden optimoimiseksi auringonvalossa. Vakaan markkinaympäristön luominen orgaanisille aurinkokennoille vaatii paitsi teknisiä parannuksia myös taloudellisia strategioita kustannusten alentamiseksi.

Nykyinen kehitys osoittaa, että eloisuus ja innovatiivinen henki orgaanisen aurinkoenergian alalla ovat yhä tärkeämpiä. Tutkimusprojektit ja yritykset pyrkivät voittamaan haasteet ja siten ymmärtämään tämän teknologian edut laajempaan käyttöön.