La studentessa di dottorato della UC Yan Jin presenterà la sua ricerca sulle celle solari alla riunione dell'American Physical Society.
Una partnership di ricerca dell'Università di Cincinnati sta segnalando progressi su come un giorno rendere le celle solari più forti, accendino, più flessibile e meno costoso rispetto all'attuale tecnologia al silicio o al germanio sul mercato.
Yan Jin, uno studente di dottorato UC nel programma di scienza e ingegneria dei materiali, Dipartimento di Biomedicina, chimica, e Ingegneria Ambientale, riporterà i risultati il 2 marzo all'incontro dell'American Physical Society a San Antonio, Texas.
Jin presenterà come una miscela di polimeri coniugati ha portato a cambiamenti strutturali ed elettronici che hanno triplicato l'efficienza, incorporando grafene incontaminato nello strato attivo dei materiali a base di carbonio. La tecnica ha portato a un migliore trasporto di carica, corrente di cortocircuito e un miglioramento di oltre il 200 percento nell'efficienza dei dispositivi. "Abbiamo studiato i cambiamenti morfologici alla base di questo effetto utilizzando studi di diffusione di neutroni a piccolo angolo (SANS) del deuterato-P3HT/F8BT con e senza grafene, "dice Jin.
La partnership con l'Oak Ridge National Laboratory, Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, sta esplorando come migliorare le prestazioni dei polimeri sintetici a base di carbonio, con l'obiettivo finale di renderli commercialmente competitivi.
A differenza delle celle solari alimentate al silicio o al germanio sul mercato, le sostanze polimeriche sono meno costose e più malleabili. "Sarebbe il tipo di cella che potresti arrotolare come un lenzuolo, mettilo nello zaino e portalo con te, " spiega Vikram Kuppa, Consulente di Jin e assistente professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali alla UC.
L'assistente professore dell'UC Vikram Kuppa e Yan Jin.
Una delle principali sfide che coinvolgono i semiconduttori polimerici è che hanno coefficienti di trasporto di carica significativamente inferiori rispetto ai tradizionali, semiconduttori inorganici, utilizzati nell'attuale tecnologia solare. Sebbene le celle polimeriche siano più sottili e leggere dei dispositivi inorganici, questi film catturano anche una porzione più piccola delle lunghezze d'onda della luce in ingresso e sono molto meno efficienti nel convertire l'energia luminosa in elettricità.
"Il nostro approccio è significativo perché ora abbiamo mostrato un miglioramento massimo di oltre il 200 percento su alcuni sistemi diversi, essenzialmente un triplice aumento dell'efficienza della cella affrontando il problema fondamentale del cattivo trasporto di carica, "dice Kuppa.
Jin ha guidato la ricerca condotta presso l'Oak Ridge National Laboratory e presso l'Organic and Hybrid Photovoltaics Laboratory dell'UC College of Engineering and Applied Science (CEAS). "Stiamo scoprendo che questi miglioramenti derivano da miglioramenti sia nella mobilità della carica che nella morfologia, " afferma Jin. "La morfologia è correlata alla struttura fisica della miscela nei film polimerici e ha un forte impatto sulle prestazioni e sull'efficienza delle celle fotovoltaiche organiche (OPV)".
La ricerca futura di Yan continua sull'esame della morfologia e sulla sua connessione con le prestazioni delle celle solari. Parte di tale ricerca sarà condotta sullo stato dell'arte, Apparecchiature per la diffusione di raggi X ad angolo ultra piccolo (USAXS) in arrivo al College of Engineering and Applied Science dell'UC, il risultato di un Major Instrumentation Award a Kuppa dalla National Science Foundation. Kuppa dice che i 400 dollari, 000 è solo il secondo del suo genere in un'università negli Stati Uniti e il primo di questi strumenti con più sorgenti e un'ampia gamma di misurazioni.
