В настоящее время химики, работающие, чтобы проектировать более эффективные органические солнечные батареи, полагаются в большой степени на «вскрытие» или постпроизводят анализ распределения учредительных материалов клеток, которые они производят. Другими словами, если они хотят видеть, как молекулы дарителя и получателя в солнечной батарее смешиваются и взаимодействуют, они должны сначала создать смесь и произвести образцы, которые исследованы на молекулярном уровне. Высокоэффективные солнечные батареи, которые мы имеем теперь, например, были созданы посредством трудоемкого, эмпирического подхода развития более чем 1 000 существенных комбинаций и рассмотрения оптимальных условий обработки для каждого.«Силы между молекулами в слоях солнечной батареи управляют, сколько они смешают – если они будут очень интерактивными, то они смешаются, но если они будут отталкивающими, то они не будут», говорит Харальд Эйд, Доброй ночи Инновации Выдающийся профессор Физики в государственном и соответствующем авторе NC статьи. «Эффективные солнечные батареи – неустойчивое равновесие.
Если области смешиваются слишком много или слишком мало, обвинения не могут отделиться или получены эффективно. Мы знаем, что привлекательность и отвращение зависят от температуры, во многом как сахар, распадающийся в кофе – насыщенность или смешивание максимума сахара с кофе, улучшается как повышения температуры».Эйд, с постдокторским исследователем и первым автором Лонгом Е из государства NC и химиком Э Ян из Гонконгского университета науки и технологии, намеревался определять, в какой температуре эти системы преобразовывают от двух отдельных материалов до одной однородной смеси в органических солнечных батареях.
Используя вторичную масс-спектрометрию иона и микроскопию рентгена, команда смогла посмотреть на молекулярные взаимодействия при различных температурах, чтобы видеть, когда фазовый переход происходит. Рассеивание рентгена позволило им исследовать чистоту областей. Конечным результатом был параметр и количественная модель, которая описывает область, смешивающуюся как функцию температуры, и это может использоваться, чтобы оценить различные смеси.
«Мы выяснили уровень насыщенности ‘сахара в кофе’ как функция температуры», говорит Эйд. «Этот параметр дает химикам предел растворимости системы, которая позволит им определить, какая обработка температуры даст оптимальную работу с самым большим окном обработки».«В прошлом люди, главным образом, изучили этот параметр в системах при комнатной температуре, используя сырые приближения.
Они не могли измерить его с точностью и при соответствии температур обработке условий, которые являются намного более горячими», говорите Вы. «Способность иметь размеры и смоделировать этот параметр также предложит ценные уроки об обработке и не только материальных парах. В принципе наш метод может сделать это для данной органической смеси при любой температуре во время производственного процесса».«В настоящее время химики изменяют молекулу и используют испытания, чтобы видеть, является ли это хороший материал для солнечных батарей, но если у них есть неправильные условия обработки, они могли бы пропустить много хороших материалов», говорит Эйд. «Наш параметр измеряет уровень насыщенности, таким образом, они могли определить, хороша ли материальная система, прежде чем они произведут устройства.
Наша конечная цель должна сформировать структуру и экспериментальное основание, на котором химическое структурное изменение могло бы быть оценено моделированиями на компьютере, прежде чем трудоемкий синтез будет предпринят».