Nieuws uit de sector

De interne structuur van polymeermaterialen beïnvloedt de efficiëntie van zonnecellen

2018-07-30
Volgens EurekAlert! Ontdekte een wetenschappelijk nieuwsuitwisselingsplatform van de American Association for the Advancement of Science (AAAS), een internationaal team van materiaalwetenschappers uit Frankrijk, Rusland en Kazachstan dat de interne structuur van polymeren goed geordend is en biologisch kan produceren zonnepanelen. De efficiëntie is sterk verbeterd. Deze nieuwste studie werd gepubliceerd in het Journal of Materials Chemistry A.

Zonnepanelen en batterijen zijn de twee meest veelbelovende methoden voor stroomopwekking in de toekomst. Vanaf 2017 hebben zonnepanelen die wereldwijd zijn geïnstalleerd een totale stroomopwekking van 400 GW. De snelle ontwikkeling van de zonne-energie-industrie berust voornamelijk op de voortdurende verlaging van de batterijprijzen en de voortdurende verbetering van de efficiëntie ervan.

Het introduceren van nieuwe materialen is een manier om zonnestelsels te verbeteren. In zonnepanelen zijn de basiscomponenten die vereist zijn om lichtenergie om te zetten in elektrische energie, fotovoltaïsche cellen of zonnecellen, die voornamelijk zijn samengesteld uit polykristallijn silicium, een zeer zuivere polykristallijne vorm van silicium. Het is duidelijk dat wetenschappers bezig zijn met het zoeken naar alternatieve materialen voor polysilicium, en organische polymere materialen met fotovoltaïsche eigenschappen behoren tot de belangrijkste kandidaten.

Onderzoekers zeggen dat het toevoegen van fluorine-atomen aan polymeren de efficiëntie van zonnecellen kan verhogen. Van deze methode, bekend als fluorinatie, is aangetoond dat deze de fotovoltaïsche prestaties van het polymeer verbetert, maar de principes zijn minder goed bekend. De nieuwe studie verduidelijkt de positieve impact van fluorering op de efficiëntie van de batterij door de interne structuur van het materiaal te veranderen.

Na vele experimenten selecteerde het onderzoeksteam organische polymeermaterialen met betere fotovoltaïsche eigenschappen en bestudeerde ze hun microstructuur. Na röntgenanalyse bleek dat de interne structuur van het polymeer meer geordend was. Tegelijkertijd hebben de moleculaire ladingsdragers een betere vloeibaarheid, waardoor het materiaal beter elektriciteit kan geleiden. Voor zonnecellen is dit absoluut een enorm voordeel.

Een van de onderzoekers, professor Dimitri Ivanov, hoofd van het laboratorium voor functionele organische composieten aan het Moskouse Instituut voor Natuurkunde en Technologie en de directeur van het Franse nationale centrum voor wetenschappelijk onderzoek, zei: "De uitdaging van dit onderzoek is om moleculen te kiezen die verbetering van de batterij-efficiëntie. Energieniveaus en de ontwikkeling van supramoleculaire structuren die ladingstransport naar elektroden mogelijk maken.