寻求稳定性以支持可持续的户外太阳能电池

有机半导体的分子结构是有机太阳能电池户外稳定性的关键。对一族有机太阳能电池材料(称为Y系列非富勒烯受体(Y-NFA))的分子水平洞察可能有助于增强其户外稳定性。

由阿卜杜拉国王科技大学领导的团队发表在《焦耳》上的这一发现预计将带来从建筑一体化光伏窗到净零温室等多种应用。

有机太阳能电池重量轻、灵活、准透明且适合大规模制造，已成为可再生能源研究的中心舞台。为了提高电力转换效率，研究人员在这些器件的活性层中引入了Y-NFA，为高效太阳能电池开辟了新天地。

Y-NFA具有宽吸收光谱、可调能级和优异的电荷传输特性，使其成为有机光伏的理想组件，HanXu博士解释道。DeryaBaran小组的学生。

该研究团队现已生产出效率达到创纪录的19%的器件，但其分子结构和稳定性之间的关系尚不清楚。基于Y-NFA的太阳能电池在实际操作条件下的稳定性能也仍然难以实现，这阻碍了这些设备的商业化。

在评估太阳能电池时，稳定性与效率一样重要。设备寿命取决于环境湿度和氧气、光照和热量等因素，“与实验室规模的稳定性评估相比，户外评估是评估太阳能电池实际性能的最接近的方法，”徐说。

Baran、Xu和同事评估了各种基于Y-NFA的太阳能电池在沙特极端炎热气候条件下的户外稳定性，以了解这些器件的结构-稳定性关系，并指导小分子的设计，从而产生具有增强性能的高性能器件。稳定。

为了防止湿气和氧气扩散到设备中并抵消其影响，他们将设备包裹在热塑性聚氨酯中，并使用室外阳光作为光源来测量性能。

“我们的测试表明，在户外运行的有机太阳能电池在65°C时表现出微小的性能变化，并且太阳能电池的整体稳定性与其光稳定性有关，”徐说。这表明光是控制设备户外寿命的主要因素。“提高活性层材料的光稳定性对于提高太阳能电池的户外寿命至关重要。”

研究人员发现Y-NFA的分子结构和户外稳定性之间存在联系。他们发现，Y-NFA分子中的含氟官能端基和长烃侧链增强了户外稳定性，并保护它们免受光降解，这对于保持Y-NFA太阳能电池在户外环境中的效率和寿命至关重要。

研究人员正在计划开展国际合作，对不同环境下的不同设备进行户外稳定性测试。他们还致力于制造可上市的设备。“大面积器件的制造对于商业化是必不可少的，这需要多种技术的集成，”徐说。

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