Polimerne solarne elije

Polimerna solarna elija je vrsta fleksibilne solarne elije, izraena od polimera (velikih molekula s delovima koji se ponavljaju i ine dugake lance), koja proizvodi elektrinu energiju iz sunca pomou fotoelektrinog efekta;Predstavljaju relativno novu tehnologiju;U poreenju s ureajima na bazi silicijuma, polimerne solarne elije su lagane, mogu biti koriene za jednokratnu upotrebu, relativno su jeftine za izradu (ponekad koristei tampanu elektroniku), fleksibilne, mogu se prilagoditi za upotrebu na molekularnom nivou, i manje su tetne za sredinuNedostatci polimernih fotonaponskih elija su takoe ozbiljni:pruaju otprilike 1/3 uinkovitosti vrstih materijala, te su relativno nestabilni prilikom fotohemijske razgradnje

Organske solarne elijeOrganska fotonaponska elija ili plastina fotonaponska elija je vrsta polimerne solarne elije iji su delovi sainjeni od provodljivih organskih polimera ili malih organskih molekula, za apsorpciju svetlosti i prenos naelektrisanja kako bi pomou fotoelektrinog efekta proizvela elektrinu energiju iz suneve energije.Organske solarne elije imaju mogunost velike isplativosti prilikom korienja u fotonaponske svrhe1970. su otkriveni poluprovodni polimeri1980. je dostignuta visoka elektroluminescencijska efikasnost koja je vodila do razvijanja organskih LED dioda (OLED) koje su bile prve za iroku primenu u organskoj elektronici.U proteklih dve decenije je pronaeno nekoliko fotonaponskih ureaja. Oni su sadrali metal-organski spoj koji je pokazao efikasnost manju od 0.1%;

Prvi veliki pomak u razvoju organskih poluprovodnika za solarne elije napravio je Ching Tang koji je prikazao donorsko-akceptorsku solarnu eliju koja je imala efikasnost 1%Drugi veliki pomak je bilo otkrie bulka heterospoja koji je pomeani sloj donora i akceptora koji su deponovani od vrste molekulaPosle ovakvih dostignua poraslo je zanimanje za razvoj organskih materijala, pa je efikasnost dostigla i preko 10%.Prva organska elija na bazi tankoslojnog filma je konstruisana 1958. godine, i karakterisalo je malo vreme trajanja i veoma mala efikasnost u odnosu na neorganske solarne elije koje su bile razvijeneKasniji razvoj na osnovu efekta hvatanja svetlosti, kao to su povrine razliitih tekstura, difrakcija reetke, ukopane nanoelektrode, mikro soiva i multireflektujue strukture predstavljaju najvie predloenih reenja.

elija generie elektrinu energiju tako to apsorbuje estice svetlosti ili fotonaKada elija apsorbuje svetlost, foton izbije elektron u atomu polimera, ostavljajui za sobom prazan prostor, ipljinu. Tada se formira eksciton, tj. par elektron-upljina. electrode transportni sloj aktivni sloj

Da bi se dobila visoka efikasnost pretvaranja suneve energije u elektrinu, moraju biti ispunjeni sledei procesi: apsorpcija svetlosti i generacija ekscitonadifuzija ekscitona na aktivnu podloguodvajanje naelektrisanjatransport naelektrisanjakolekcija naelektrisanja

Materijali za OSist fulerenDerivati fulerenaDerivati politiofenaPoliacetilen (PA)Poli [p- fenilen vinilen] (PPV)Polietilen tereftalat (PET)

Neke fotonaponske elije mogu pretvarati i infracrveno ili ultraljubiasto zraenje u jednosmernu elektrinu energijuZajednika osobina malih molekula i polimera korienih u fotonaponskim elijama, jeste da imaju velike konjugovane sistemeElektroni pz-orbitala tih ugljenohidrata se delokalizuju i stvaraju delokalizovanu povezanu -orbitalu sa pripadajuom *-orbitalom. Delokalizovana -orbitala je najvia popunjena molekulska orbitala (en. HOMO) i predstavlja valentnu granicu, dok je *-orbitala najnia nepopunjena molekulska orbitala (en. LUMO) i predstavlja provodnu granicu. Procep izmeu HOMO-a i LUMO-a smatra se energetskim pojasom organskih materijala. Taj pojas je uglavnom u rasponu od 1.5(blizu IR) - 4 eV(UV)

Jednoslojne organske fotonaponske elije Napravljene su umetanjem sloja organskog elektronikog materijala izmeu dva metalna provodnika

efikasnost oko 0.1%

Zbog razlike u izlaznom radu materijala ta dva provodnika, dolazi do pojave elektrinog polja u organskom sloju. Kada organski sloj elije apsorbuje svetlost, elektroni e biti pobueni u najnioj nepopunjenoj molekulskoj orbitali (LUMO) i ostaviti upljine u najvioj popunjenoj molekulskoj orbitali (HOMO), i tako stvarajui ekscitone. Potencijal nastao razlikom izmeu izlaznih radova materijala pomae u razbijanju parova ekscitona. To se ostvaruje povlaenjem elektrona prema pozitivnoj elektrodi (elektrini provodnik koji ostvaruje kontakt s nemetalnim delom sistema) i nastalih upljina prema negativnoj elektrodi. Kao posledica ovog procesa nastaju elektrina energija i napon koji se onda mogu koristiti za izvoenje nekog rada.

Dvoslojne organske fotonaponske elije

Ove elije sadre dva razliita sloja izmeu provodnih elektroda.Ta dva sloja materijala imaju razliiti afinitet prema elektronima i razliitu energiju jonizacije, pa se elektrostatine sile stvaraju na delu izmeu ta dva slojaDifuziona duina ekscitona u organskim elektronskim materijalima je uglavnom reda od 10 nm. Kako bi veina ekscitona difundovala do oblasti slojeva i razbila se u nosioce, debljina slojeva bi trebala biti jednaka difuzionoj duini ekscitona

Fotonaponske elije sa disperzovanim heterospojevima

Kod ove vrste fotonaponskih elija, elektron donor i elektron akceptor su pomeani zajedno, stvarajui spoj donor-akceptor kao to je prikazano na slici. Ovakva struktura omoguava neku prosenu udaljenost izmeu donora i akceptora, i obezbeuje da veina ekscitona proizvedena u oba materijala moe da doe do heterospoja, obezbeujui jonizaciju ekscitona i elektronima i upljina da se transportuju do elektroda.

Nedostaci organskih solarnih elijaNiska efikasnost proizvodnje energijeNestabilnosti prilikom oksidacije i redukcije, rekristalizacija i temperaturne varijacije - mogu dovesti do propadanja ureaja i smanjenog delovanja tokom vremenaJo neki vani faktori su i duina difuzije ekscitona, razdvajanje i sakupljanje napona, transport i mobilnost napona, na koje moe da utie prisustvo raznih neistoa.

Poboljanje efikasnostiPremazivanje fluorescentnom bojomMaterijal poznat kao "plazmonina upljina sa nizom rupa podtalasne duine" ili PlaCSH"Nanograss" tehnologija

Jo neke vrste: