Organik Güneş Pilini Geliştiren Moleküler Katkı Maddeleri

Organik güneş pilleri, yarı iletken polimerlerin doğası gereği şekillendirilebilir doğası nedeniyle esnek elektronikte kullanım için idealdir. Organik hücrelerdeki tipik fotoaktif tabakaların işlenmesi, termodinamiği ve mekanik stabilitesi arasındaki etkileşim üzerine yapılan son araştırmalar, bu yüksek potansiyel malzemelerin daha derin bir anlayışını sağlamaktadır.

Lehigh Üniversitesi'nde Makine Mühendisliği ve Mekanik Yardımcı Doçenti Ganesh Balasubramanian ve mezun olan öğrencisi Joydeep Munshi, geçtiğimiz günlerde bu malzemelerin deforme olduğunda ne kadar kararlı olduğunu ve güneş pillerinin germe ve sıkıştırmaya tabi maruz kalabileceği zorlu yükleme koşullarında umut verici özelliklerin gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceğini anlamaya başladılar. Frontera süper bilgisayarındaki üst düzey hesaplama kaynaklarını kullanarak yapılan hesaplama deneyleri sayesinde, ekip yarı iletken polimer karışımına küçük moleküllerin eklenmesinin organik güneş pillerinde kullanılan malzemenin performansını ve stabilitesini arttırdığını gösterdi. Bunun daha genel olarak organik güneş pili malzemesi için de geçerli olduğunu tahmin ediyorlar

Balasubramanian, 'Önceki literatüre dayanarak, malzeme işleme parametrelerindeki değişikliklerin bu güneş pillerinin yapısını ve ayrıca termal ve mekanik özelliklerini etkileyeceğini tahmin ettik. Bununla birlikte, küçük moleküler katkı maddelerinin varlığının mekanik özellikleri artırabildiği bulgusu, bu çalışmadan elde edilen yeni bilgilerdir,' dedi.

Ekip, güneşten elektrik enerjisine dönüşüm verimliliğine ek olarak, tipik organik güneş pillerinin mekanik kararlılığının ve esnekliğinin moleküler katkı maddelerinin varlığından önemli ölçüde etkilendiğini gösterdi.

Balasubramanian, bunun organik güneş pillerinin ticarileştirilmesi için çok önemli olabileceğini dile getirdi.

Sonuçlar, dünyanın en hızlı akademik süper bilgisayarı olan Austin'deki Texas Advanced Computing Center'da (TACC) olan “Frontera” süper bilgisayarında büyük ölçekli moleküler simülasyonlar gerçekleştirilerek elde edildi. Tahminler, gerilme koşulları altında polimer karışımının deformasyon mekanizmalarının yanı sıra, yükleme sırasında malzemenin yapısının / morfolojisinin incelenmesinden oluşuyordu. Balasubramanian'ın ekibi Frontera'yı ilk kullananlar arasında yer alıyor.

Balasubramanian'a göre, organik fotovoltaik malzemelerin özelliklerini sorgulamak için benzer yaklaşımlar düşünülürken, malzeme yapısı ile elastik özellikler arasındaki korelasyon daha önce yapılmamıştı. Polimerik karışımlara moleküler katkı maddeleri ekleyerek, üstün performans sağlarken aşırı operasyonel gerilim-gerilme koşullarını sürdüren gelişmiş güneş enerjisi malzemeleri ve cihazları üretilebilir.

Balasubramanian, 'Yaptığımız araştırma, materyal ve enerji araştırmaları alanındaki bilimsel çalışmalar için yeni yönler sağlayabilecek bir potansiyele sahip,' diyerek sözlerine son verdi.