विटामिन सी उपचार से उल्टे कार्बनिक सौर सेल की स्थिरता में सुधार होता है

दक्षिणी डेनमार्क विश्वविद्यालय (एसडीयू) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने कार्बनिक सौर कोशिकाओं (ओपीवी) के लिए बिजली रूपांतरण दक्षता में की जा रही प्रगति का मिलान करने की कोशिश की।गैर-फुलरीन स्वीकर्ता (एनएफए)स्थिरता में सुधार के साथ सामग्री।

टीम ने एस्कॉर्बिक एसिड का चयन किया, जिसे आमतौर पर विटामिन सी के रूप में जाना जाता है, और इसे जिंक ऑक्साइड (ZnO) इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट लेयर (ETL) और NFA OPV कोशिकाओं में फोटोएक्टिव लेयर के बीच एक निष्क्रियता परत के रूप में इस्तेमाल किया, जिसे एक उल्टे डिवाइस लेयर स्टैक और एक अर्धचालक बहुलक (PBDB-T:IT-4F) के साथ निर्मित किया गया था।

वैज्ञानिकों ने सेल का निर्माण इंडियम टिन ऑक्साइड (आईटीओ) परत, जेडएनओ ईटीएल, विटामिन सी परत, पीबीडीबी-टी: आईटी-4एफ अवशोषक, मोलिब्डेनम ऑक्साइड (एमओओएक्स) वाहक-चयनात्मक परत और सिल्वर (एजी) धातु संपर्क के साथ किया।

समूह ने पाया कि एस्कॉर्बिक एसिड एक फोटोस्टेबिलाइजिंग प्रभाव पैदा करता है, रिपोर्ट करते हुए कि एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि ऑक्सीजन, प्रकाश और गर्मी के संपर्क में आने से उत्पन्न होने वाली अपघटन प्रक्रियाओं को कम करती है। पराबैंगनी-दृश्य अवशोषण, प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी, प्रकाश-निर्भर वोल्टेज और वर्तमान माप जैसे परीक्षणों से यह भी पता चला कि विटामिन सी एनएफए अणुओं की फोटोब्लीचिंग को कम करता है और चार्ज पुनर्संयोजन को दबाता है, अनुसंधान ने नोट किया।

उनके विश्लेषण से पता चला कि, 1 सूर्य के प्रकाश में 96 घंटे तक लगातार फोटोडिग्रेडेशन के बाद, विटामिन सी इंटरलेयर युक्त एनकैप्सुलेटेड उपकरणों ने अपने मूल मूल्य का 62% बरकरार रखा, जबकि संदर्भ उपकरणों ने केवल 36% बरकरार रखा।

परिणामों ने यह भी दिखाया कि स्थिरता लाभ दक्षता की कीमत पर नहीं आया। चैंपियन डिवाइस ने 9.97% की पावर रूपांतरण दक्षता, 0.69 V का ओपन-सर्किट वोल्टेज, 21.57 mA/cm2 का शॉर्ट-सर्किट करंट घनत्व और 66% का फिल फैक्टर हासिल किया। जिन संदर्भ उपकरणों में विटामिन सी नहीं था, उन्होंने 9.85% दक्षता, 0.68V का ओपन-सर्किट वोल्टेज, 21.02 mA/cm2 का शॉर्ट-सर्किट करंट और 68% का फिल फैक्टर प्रदर्शित किया।

जब व्यावसायीकरण की संभावना और मापनीयता के बारे में पूछा गया, तो विदा एंगमैन, जो एक समूह की प्रमुख हैं, ने कहा,उन्नत फोटोवोल्टिक्स और पतली फिल्म ऊर्जा उपकरण केंद्र (एसडीयू सीएपीई)ने पीवी पत्रिका को बताया, "इस प्रयोग में हमारे उपकरण 2.8 मिमी2 और 6.6 मिमी2 थे, लेकिन एसडीयू सीएपीई में हमारी रोल-टू-रोल प्रयोगशाला में इसे बढ़ाया जा सकता है, जहां हम नियमित रूप से ओपीवी मॉड्यूल भी बनाते हैं।"

उन्होंने इस बात पर जोर दिया कि विनिर्माण विधि को बढ़ाया जा सकता है, तथा बताया कि इंटरफेसियल परत एक "सस्ता यौगिक है जो सामान्य विलायकों में घुलनशील है, इसलिए इसे ओपीवी सेल में बाकी परतों की तरह रोल-टू-रोल कोटिंग प्रक्रिया में इस्तेमाल किया जा सकता है।"

एंगमैन को ओपीवी से परे अन्य तीसरी पीढ़ी की सेल प्रौद्योगिकियों, जैसे कि पेरोवस्काइट सौर सेल और डाई-सेंसिटाइज्ड सौर सेल (डीएसएससी) में एडिटिव्स की संभावना दिखती है। उन्होंने कहा, "अन्य ऑर्गेनिक/हाइब्रिड सेमीकंडक्टर-आधारित प्रौद्योगिकियां, जैसे कि डीएसएससी और पेरोवस्काइट सौर सेल, ऑर्गेनिक सौर सेल की तरह ही स्थिरता के मुद्दे हैं, इसलिए इस बात की अच्छी संभावना है कि वे इन प्रौद्योगिकियों में स्थिरता की समस्याओं को हल करने में भी योगदान दे सकते हैं।"

सेल को पेपर में प्रस्तुत किया गया था “फोटो-स्थिर गैर-फुलरीन-स्वीकर्ता-आधारित कार्बनिक सौर कोशिकाओं के लिए विटामिन सी,” में प्रकाशितएसीएस एप्लाइड मैटेरियल इंटरफेस.इस शोधपत्र के प्रथम लेखक SDU CAPE के संबथकुमार बालासुब्रमण्यम हैं। इस टीम में SDU और रे जुआन कार्लोस यूनिवर्सिटी के शोधकर्ता शामिल थे।

भविष्य को देखते हुए टीम ने प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले एंटीऑक्सीडेंट का उपयोग करके स्थिरीकरण के तरीकों पर आगे अनुसंधान की योजना बनाई है। एंगमैन ने एंटीऑक्सीडेंट के एक नए वर्ग पर आशाजनक शोध का जिक्र करते हुए कहा, "भविष्य में, हम इस दिशा में जांच जारी रखेंगे।"