Przechwytywanie energii dzięki hybrydowym ogniwom fotowoltaicznym
Ogniwa słoneczne z heterozłączem składające się organicznego donora elektronów i nieorganicznego półprzewodnika tlenkowego cieszą się w ostatnich dziesięciu latach dużym zainteresowaniem. W takich ogniwach sprzężone polimery absorbują fotony, a materiały nieorganiczne służą jako akceptory i transportery elektronów w strukturze. Skuteczną metodą budowania heterozłączy hybrydowych jest doprowadzenie do przeniknięcia polimeru organicznego do układu nanorurek z tlenków (NTA). Efektywne nasycenie osnowy NTA roztworem polimerowym o wysokiej masie cząsteczkowej może być trudne. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Development of inorganic / organic hybrid heterojunction solar cells" (HYBRIDSOLAR2010) naukowcy wykorzystali elektroaktywność monomerowej cząsteczki prekursorowej, aby w sposób elektrochemiczny nasycić polimerem NTA in situ. Aby potwierdzić wykonalność tej metody, naukowcy wykorzystali polimer PEDOT oraz NTA z dwutlenku tytanu (TiO2). Staranny dobór parametrów syntezy umożliwił precyzyjne dostrojenie składu i morfologii kompozytu. Zoptymalizowano wszystkie kluczowe procesy (pochłanianie światła, generowanie ekscytonów i transport ładunku), przygotowując hybrydy o ulepszonych właściwościach fotoelektrochemicznych do wykorzystania w produkcji nowatorskich układów ogniw słonecznych. Prowadzono także prace nad stworzeniem potrójnych zespołów hybrydowych opartych na TiO2, PEDOT i siarczku kadmu (CdS) do budowy stałych ogniw słonecznych syntezowanych przy pomocy kropek kwantowych. Przy pomocy metody adsorpcji i reakcji kolejnych warstw jonowych naukowcy osadzali kropki kwantowe z CdS i selenku kadmu na nanorurkach, a następnie wszczepiali polimer PEDOT. Fotoelektrochemiczne osadzanie przewodzącego polimeru przeprowadzane poprzez selektywne wzbudzanie chalkogenidkowych czynników uczulających oraz zbiorcze fotowzbudzanie dwóch komponentów półprzewodnikowych. Dzięki wybraniu odpowiednich materiałów organicznych i nieorganicznych uczestnicy projektu HYBRIDSOLAR2010 poczynili istotne postępy w budowie hybrydowych ogniw słonecznych. Wyniki projektu opublikowano w licznych czasopismach naukowych.
Słowa kluczowe
Przechwytywanie energii, ogniwa słoneczne z heterozłączem, organiczny donor elektronów, nieorganiczny półprzewodnik tlenkowy, macierz nanorurek
