La doctorante de l'UC Yan Jin présentera ses recherches sur les cellules solaires lors de la réunion de l'American Physical Society.
Un partenariat de recherche de l'Université de Cincinnati fait état d'avancées sur la manière de renforcer un jour les cellules solaires, briquet, plus flexible et moins cher par rapport à la technologie silicium ou germanium actuelle du marché.
Yan Jin, un doctorant UC dans le programme science et ingénierie des matériaux, Département de biomédical, Chimique, et génie de l'environnement, publiera les résultats le 2 mars à la réunion de l'American Physical Society à San Antonio, Texas.
Jin expliquera comment un mélange de polymères conjugués a entraîné des changements structurels et électroniques qui ont multiplié par trois l'efficacité, en incorporant du graphène vierge dans la couche active des matériaux à base de carbone. La technique a permis un meilleur transport de charge, courant de court-circuit et une amélioration de plus de 200 % de l'efficacité des appareils. « Nous avons étudié les changements morphologiques sous-jacents à cet effet en utilisant des études de diffusion de neutrons aux petits angles (SANS) du P3HT/F8BT deutéré avec et sans graphène, " dit Jin.
Le partenariat avec le Laboratoire national d'Oak Ridge, Département américain de l'énergie, explore comment améliorer les performances des polymères synthétiques à base de carbone, dans le but ultime de les rendre commercialement compétitifs.
Contrairement aux cellules solaires au silicium ou au germanium du marché, les substances polymères sont moins chères et plus malléables. "Ce serait le genre de cellule qu'on pourrait enrouler comme un drap, mettez-le dans votre sac à dos et emportez-le avec vous, " explique Vikram Kuppa, Conseiller de Jin et professeur adjoint de génie chimique et de science des matériaux à l'UC.
Professeur adjoint de l'UC Vikram Kuppa et Yan Jin.
L'un des principaux défis impliquant les polymères-semi-conducteurs est qu'ils ont des coefficients de transport de charge nettement inférieurs à ceux traditionnels, semi-conducteurs inorganiques, qui sont utilisés dans la technologie solaire actuelle. Bien que les cellules polymères soient plus minces et plus légères que les dispositifs inorganiques, ces films capturent également une plus petite partie des longueurs d'onde de la lumière entrante et sont beaucoup moins efficaces pour convertir l'énergie lumineuse en électricité.
« Notre approche est importante car nous avons maintenant montré une amélioration maximale de plus de 200 % sur quelques systèmes différents, essentiellement une multiplication par trois de l'efficacité de la cellule en s'attaquant au problème fondamental du mauvais transport de charge, " dit Kuppa.
Jin a dirigé les recherches menées au laboratoire national d'Oak Ridge et au laboratoire de photovoltaïque organique et hybride de l'UC au Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UC (CEAS). "Nous constatons que ces améliorations résultent d'améliorations à la fois de la mobilité des charges et de la morphologie, " dit Jin. " La morphologie est liée à la structure physique du mélange dans les films polymères et a un fort impact sur les performances et l'efficacité des cellules photovoltaïques organiques (OPV) ".
Les futures recherches de Yan se poursuivent sur l'examen de la morphologie et de son lien avec les performances des cellules solaires. Une partie de cette recherche sera menée sur l'état de l'art, Équipement de diffusion des rayons X à ultra petit angle (USAXS) à venir au Collège d'ingénierie et de sciences appliquées de l'UC, le résultat d'un Major Instrumentation Award à Kuppa de la National Science Foundation. Kuppa dit que les 400 $, 000 pièces d'équipement n'est que la deuxième du genre dans une université aux États-Unis et la première instrumentation de ce type avec des sources multiples et une large plage de mesure.
