Hãy tưởng tượng công nghệ như một chiếc xe đua đang tăng tốc trên đường đua—nó chỉ có thể đi nhanh ở mức động cơ cho phép. Nhưng ngay khi có vẻ như pin mặt trời hữu cơ gặp phải rào cản, thì 3PNIN xuất hiện, một phân tử thay đổi trò chơi có hình dạng giống như một cánh quạt, sẵn sàng tăng tốc cho tiến trình của chúng và vượt qua các rào cản.
Do sự khác biệt về độ phẳng của hai đồng phân 3ONIN và 3PNIN, OSC dựa trên 3PNIN cho thấy hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn so với các thiết bị dựa trên 3ONIN. Nhà cung cấp hình ảnh: Minghua Huang, Đại học Hải dương Trung Quốc
Pin mặt trời hữu cơ (OSC) đại diện cho đỉnh cao của năng lượng tái tạo, tuy nhiên một số thành phần nhất định đã tụt hậu đáng kể so với quỹ đạo phát triển đang diễn ra. Đặc biệt, vật liệu giao tiếp cực âm (CIM) đã không duy trì được động lượng cần thiết để phù hợp với sự tăng cường liên tục của OSC.
CIM đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện dẫn dòng điện từ kim loại sang chất bán dẫn và ngược lại; do đó, nếu chúng không đạt được hiệu suất vận chuyển điện tử thì hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) của OSC sẽ bị ảnh hưởng. Để đối phó với thách thức này, các nhà nghiên cứu đã đào sâu nghiên cứu xem cấu trúc phân tử tác động như thế nào đến hiệu suất tổng thể của cả tế bào và vật liệu tiếp giáp.
Hai hợp chất hình cánh quạt minh họa cho ảnh hưởng đáng kể mà cấu hình phân tử có thể tác động lên việc tăng cường chức năng của CIM và do đó, hiệu suất quang điện của OSC.
Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ trên tạp chí Nano Research .
Nghiên cứu đã báo cáo hai chất đồng phân, 3PNIN và 3ONIN, là các phân tử có cùng công thức nhưng có sự sắp xếp riêng biệt của các nhóm giới hạn cuối. Những cách sắp xếp nhóm đa dạng này cho phép các tương tác giữa các phân tử khác nhau diễn ra trong một đồng phân mà có thể không đạt được bằng đồng phân kia.
Giáo sư Minghua nhận xét: “Trong lĩnh vực năng lượng tái tạo rộng lớn, OSC đã trở nên nổi bật, được đặc trưng bởi kiến trúc thanh tao, sản xuất bán minh bạch, tiết kiệm chi phí và lắp ráp in có thể mở rộng, báo trước một kỷ nguyên mới trong việc cung cấp năng lượng cho các công nghệ thiết bị đeo linh hoạt”. Huang, tác giả của nghiên cứu.
Tầm quan trọng của công nghệ này trong một thế giới nơi các nguồn năng lượng bền vững đã đạt được sức hút (và sự cần thiết) đáng kể là không thể phủ nhận. Khi thử nghiệm các chất đồng phân hình cánh quạt được trình bày trong nghiên cứu này, kết quả cho thấy hai hợp chất này có thể tạo ra những tác dụng rất khác nhau dựa trên cấu hình của chúng, với một biến thể vượt trội hơn biến thể kia trong việc tăng cường chức năng của CIM.
3PNIN thể hiện cấu trúc phân tử phẳng hơn so với đối tác của nó, 3ONIN. Sự khác biệt về cấu trúc này cho phép các nhóm giới hạn cuối trong 3PNIN nằm phẳng hơn so với 3ONIN, từ đó thể hiện những cải tiến đáng kể về chức năng, chẳng hạn như độ linh động và độ dẫn điện của điện tử. Huang cho biết: “Kết quả là, các thiết bị OSC được xử lý 3PNIN và 3ONIN mang lại PCE lần lượt là 17,73% và 16,82%.
3PNIN hứa hẹn đáng kể trong việc chế tạo một thiết bị ổn định nhiệt đồng thời tăng cường PCE của OSC, bên cạnh các lợi ích về tính di động và độ dẫn điện được cải thiện so với công nghệ hiện hành được sử dụng rộng rãi cho CIM. Việc tinh chỉnh thêm các thiết bị OSC được xử lý bằng đồng phân 3PNIN có tiềm năng nâng cao khả năng tiếp cận và tốc độ hiệu quả của nguồn năng lượng này.
Những cải tiến trong OSC có thể tác động sâu rộng đến bối cảnh năng lượng tái tạo và có thể mở rộng sang các lĩnh vực công nghệ khác phụ thuộc vào thiết bị điện tử hữu cơ.
