바카라 커뮤니티 (Nomaguchi ARI의 회장) (이하 "AIST"라고 언급 됨) 광학 기술 연구 부서 [연구 부서의 Watanabe Masanobu 회장] Hasegawa Tatsuo, 강력한 상관 사진 전자 그룹 그룹 및 Tsutsumi Junya의 강력한 상관 사진 이사, 다른 기관 간의 혐의를 이용했습니다바카라 커뮤니티 태양 광 장치 (바카라 커뮤니티 태양 전지)의 작동 성공적으로 시연되었습니다
바카라 커뮤니티농 태양 전지는 경량의 접이식 태양 전지 시트를 제조하는 새로운 기술이 될 것으로 예상되며 현재 전 세계적으로 적극적으로 연구되고 개발되고 있습니다 이번에 우리는 두 가지 유형의 바카라 커뮤니티 분자로 구성된 분자 화합물을 사용하여 광전지 장치를 만들었고, 1 μm 이상의 파장을 갖는 근적외선 조명을 사용하여 광 광전 전환을 확인하였으며, 이는 종래의 바카라 커뮤니티 태양 전지에서 어려웠다 또한,이 장치에는 엑시톤 및 전하 운반체의 수명도 포함됩니다확산 길이기존의 바카라 커뮤니티 태양 전지보다 약 3 배 더 길다 이를 통해 광 에너지를 전기 에너지로보다 효과적으로 전환 할 수 있습니다
이 개발은 근적외선의 사용을 가능하게 할 것이며, 이전에는 바카라 커뮤니티 태양 전지의 효율을 향상시키는 데 중요한 과제였으며 바카라 커뮤니티 태양 전지의 효율을 향상시키는 새로운 원칙이 될 것으로 예상됩니다 자세한 내용은 American Physics Society의 저널을 참조하십시오물리 검토 편지11 월 26 일호에 게시 될 예정이며 11 월 24 일 (Eastern US Time)에 온라인 버전으로 출시 될 예정입니다
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그림 1 분자간 전하 전달 여기에 의한 근적외선의 광전 전환
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현재 주류 인 결정질 실리콘 기반 태양 전지와는 달리, 바카라 커뮤니티 태양 전지는 경량의 접이식 태양 전지 시트를 제조 할 수 있기 때문에 전 세계적으로 연구되고 개발되고 있습니다 특히, 비 높이 온도와 비 바쿠움에서 제조 될 수 있기 때문에 지역을 늘리고 비용을 낮추는 데 매우 유리하며 저탄소 사회를 향한 녹색 혁신을 달성하기위한 핵심 기술로 큰 관심을 끌고 있습니다
그러나 바카라 커뮤니티 태양 전지의 전환 효율은 최근 몇 년 동안 7-8%로 개선되었지만 실제 사용에는 효율이 추가로 개선되어야합니다 고효율을 방해하는 요인은 (1) 가시 광선 영역 (파장 <800 nm)으로 제한되며, 근적외선 조명을 사용하기가 어렵고, 이는 태양 에너지의 약 40%를 차지하며 (2) 광학적으로 흥분된 상태는 상당히 짧은 수명을 가지고 있으며 대부분의 에너지가 전기 에너지로 변환되기 전에 대부분의 에너지가 손실됩니다 전형적으로, 바카라 커뮤니티 반도체에서, 광 흡수로 인한 엑시톤의 확산은 분자 내부로 제한되며, 기본 솔루션은 현재 시스템으로 해결하기가 어렵다고 생각되었다
AIST는 이전에 다른 분자들 사이의 전하 전달로 인한 광 흡수 (분자 간 전하 전송 여기)를 사용하는 혁신적인 바카라 커뮤니티 태양 전지를 개발하기 위해 노력하고 있습니다 분자간 전하 전달 흡수를 활용함으로써, 흡수 된 광의 파장 범위는 분자의 조합에 의해 넓어 질 수 있으며, 기존의 바카라 커뮤니티 물질에서는 불가능한 근적외선 빛이 예상된다 그래서 우리는 다른 분자를 결합했습니다바카라 커뮤니티 분자 화합물 반도체전자 장치 및 구멍을 고효율로 추출 할 수 있습니다전도성 바카라 커뮤니티 물질작동을 확인합니다
이 연구는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관의 "혁신적인 태양 광 발전 기술의 연구 및 개발"(2008-2010)에 의해 의뢰되었습니다
이번에 사용 된 바카라 커뮤니티 분자 화합물 반도체는 전자 방출이 발생하기 쉬운 공여자 분자입니다 (DBTTF) 및 쉽게받을 수있는 수용자 분자 (TCNQ) 10728_10791 |)의 교대 스택이있는 결정 구조가 있습니다 이 물질은 근적외선 영역에서 강한 광 흡수를 나타내며, 기존의 바카라 커뮤니티 반도체의 양의 절반에서 3 분의 1의 절반입니다광자 에너지에서 흥분 될 수 있습니다 (파장의 2 ~ 3 배) (그림 2)
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그림 2 : 단일 성분 바카라 커뮤니티 반도체 및 바카라 커뮤니티 분자 화합물 반도체의 광학 흡수 스펙트럼
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바카라 커뮤니티 화합물 반도체의 단결정으로 만들어진 광전지 장치 (MIM 형 다이오드)가 준비되었습니다 얻어진 장치는 현저한 정류 특성을 나타내며, 근적외선 영역, 즉 광전자 변환이 확인되었다
또한, 광습에 의해 생성 된 엑시톤이 주변으로 확산되고 전자와 구멍으로 분리되는 방식을 관찰하기 위해, 레이저 조명은 회절 한계로 빛을 수집하는 데 사용되었다레이저 라이트 유발 전류 측정 (LBIC 측정 :레이저 빔 유도 전류)| 수행되었습니다 결과적으로, 위의 확산 길이는 20 µm에 도달하며, 이는 일반적으로 바카라 커뮤니티 태양 전지에서 사용됩니다Fullerene(그림 3) 또한, 여기 파장에 따라 변화하는 확산 길이의 관점에서, 분자 간 전하 전달 흡수에 의해 생성 된 엑시톤은 광습 직후 전자 및 구멍으로 분리되어 20 μm의 확산 길이를 유발하는 것으로 밝혀졌다 (도 4) 이것은 전자 및 구멍 재조합까지 수명을 현저하게 연장시켜 바카라 커뮤니티 태양 전지의 효율을 향상시키는 데 유리합니다
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그림 3 : photoexcitation에 의해 생성 된 엑시톤은 주위에 확산되어 전자와 구멍으로 분리
(분자 전하 전달 및 분자 내 흡수)
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그림 4 : 확산 길이의 여기 파장 의존성
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앞으로, 우리는 박사 및 다층 요소를 촉진함으로써 분자간 전하 전달 흡수를 이용하는 고효율 태양 전지 개발을 위해 노력할 것입니다