کسی ایسے مستقبل کا تصور کریں جہاں ہمارے فون کی اسکرینیں ، عمارتوں کی تعمیر ، اور یہاں تک کہ خیمے آسانی سے بجلی پیدا کرسکتے ہیں - پولیمر شمسی خلیوں (PSCs) کی بے حد صلاحیت سے ممکن ہوا ایک کارنامہ۔ روایتی سلیکن - پر مبنی شمسی پینل کے مقابلے میں ، پی ایس سی ، ہلکے وزن ، لچکدار ، اور حل - بڑے - ایریا ڈیوائس کی تانے بانے کے لئے پرنٹ ایبل ہونے کے ان کے انوکھے فوائد کے ساتھ ، نئے توانائی کے میدان میں ابھرتے ہوئے ستارے بن چکے ہیں۔ تاہم ، تجارتی درخواست کے حصول میں بنیادی رکاوٹ فوٹو الیکٹرک تبادلوں کی کارکردگی (پی سی ای) کو بہتر بنانے میں ہے۔ پچھلی دہائی کے دوران ، پی سی ای نے تقریبا 1 ٪ سے 11 فیصد سے زیادہ کا اضافہ کیا ہے ، اور اس کے پیچھے ایک اہم ڈرائیونگ فورس اعلی - پرفارمنس پولیمر فوٹو وولٹک مواد کا ڈیزائن اور اصلاح ہے۔
1. پولیٹھیوفین سے D - ایک کوپولیمرز تک
ابتدائی تحقیق میں پولیٹوفین ہوموپولیمرز جیسے P3HT پر توجہ دی گئی ، لیکن ان کا تنگ جذب اسپیکٹرم اور اعلی ہومو سطح کی محدود کارکردگی۔ محققین نے سالماتی ڈیزائن کے ذریعہ اس حد کو توڑ دیا ہے: مثال کے طور پر ، دو - جہتی کنججٹیٹ شاخوں کو متعارف کرانے جیسے بِسٹھیوفین ایتھیلین پولیٹھیوفین پر نہ صرف جذب اسپیکٹرم کو وسیع کیا گیا بلکہ HOMO کی سطح کو تقریبا 0.2 EV کے ذریعہ کم کیا گیا ہے ، جس میں اوپن -}}}}}}}}}}}} کو نمایاں طور پر بہتری لائی گئی ہے۔ ڈیوائس کا ، کارکردگی کو 2.41 ٪ سے بڑھا کر 3.18 ٪ سے بڑھایا۔ ایک اور حکمت عملی یہ ہے کہ الکلائل زنجیروں کی تعداد کو کم کیا جائے اور الیکٹران کو متعارف کرایا جائے - کو نکالنے والے گروپس جیسے ایسٹر گروپس ، جو HOMO توانائی کی سطح کو مؤثر طریقے سے کم کرسکتے ہیں اور VOC کو نمایاں طور پر کم کرسکتے ہیں (جیسے ، PDGBT 0.91 V تک پہنچ جاتا ہے) اور کارکردگی (7.2 ٪)۔
2. بینزودیتھیوفین (بی ڈی ٹی)
واقعی انقلابی پیشرفت ڈونر - قبول کنندہ (D - a) کو تبدیل کرنے والے کوپولیمر ڈھانچے سے آئی ہے۔ ان میں ، بینزودیتھیوفین (بی ڈی ٹی) یونٹ اپنے بڑے اجزاء والے طیارے ، اعلی نقل و حرکت اور آسان ساختی ترمیم کی وجہ سے کھڑا ہوا۔ 2008 میں ، محقق ہو جیانہوئی نے یانگ کے ریسرچ گروپ میں ایک پولیمر ڈیزائن ڈی {{5} میں بی ڈی ٹی کے استعمال کا آغاز کیا۔ اس کے بعد ، بی ڈی ٹی اور تھیوفین کا مجموعہ [3،4 - b] تھیوفین (ٹی ٹی) اعلی کارکردگی والے مواد کے لئے سنہری جوڑا بن گیا۔
پولیمر کی طرح بی ڈی ٹی - کی صلاحیت کو مزید دریافت کرنے کے لئے ، دو - جہتی کنججٹیٹڈ شاخوں اور فلورینیشن حکمت عملی کو اپنایا جاسکتا ہے:
بی ڈی ٹی یونٹ میں دو - جہتی کنججٹیٹڈ شاخوں کو متعارف کرانا انو کے π - الیکٹران کے اجتماعی علاقے میں بہت حد تک توسیع کرتا ہے۔ اس سے نہ صرف باہمی تعامل اور ٹرانسپورٹ کی صلاحیتوں کو چارج کرتا ہے بلکہ جذب اسپیکٹرم اور سالماتی توانائی کی سطح کو بھی مؤثر طریقے سے ماڈیول کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر ، PBDTTT -} C - t ، PTB7 - th ، اور بعد میں PBDT-TS1 ، جس نے 10 ٪ سے زیادہ کی کارکردگی میں کامیابیاں حاصل کیں ، اس ڈیزائن سے سب کو فائدہ ہوا۔
منتخب طور پر الیکٹران - فلورین ایٹموں کو سائیڈ چینز یا ٹی ٹی قبول کنندہ یونٹوں میں واپس لے جانے سے پولیمر کی ہومو توانائی کی سطح کو نمایاں اور نمایاں طور پر کم کیا جاسکتا ہے ، اس طرح آلے کے اوپن - سرکٹ وولٹیج کو بہت بہتر بنایا جاسکتا ہے۔ PBT {{3} from سے PBT-3F تک ، جیسے ہی فلورین ایٹموں کی تعداد بڑھتی ہے ، VOC 0.56 V سے 0.78 V تک بڑھ جاتا ہے ، اور کارکردگی 4.5 ٪ سے 8.6 ٪ تک بڑھ جاتی ہے۔
3. مورفولوجی کنٹرول
اعلی کارکردگی کا انحصار نہ صرف مادے پر ہے ، بلکہ فعال پرت میں ڈونر/قبول کنندہ مرکب کے ذریعہ تشکیل دیئے گئے بلک ہیٹروجکشن کے مائکرو اسٹرکچر پر بھی ہے۔ مورفولوجی کو بالکل صحیح ہونے کی ضرورت ہے: اگر مرحلہ کا خطہ بہت بڑا ہے تو ، ایکزٹون الگ ہونے سے پہلے ہی اس کی بازیافت کریں گے۔ اگر مرحلہ خطہ بہت چھوٹا ہے تو ، مفت چارجز آسانی سے دوبارہ کام کریں گے۔ محققین نے پولیمر امتزاج کو کنٹرول کرنے کے لئے دو طریقوں کی کھوج کی ہے:
گرین سالوینٹ پروسیسنگ: زہریلے ہالوجینٹڈ سالوینٹس سے بچنے کے لئے ، محققین نے سبز سالوینٹس کے استعمال کی کھوج کی جیسے O -} - me میتھیل انیسول (ایم اے) ، جس میں تقریبا addications 10 فیصد اضافے (جیسے NMP) کے ساتھ مل کر ، ہالوجنٹیٹڈ سولوٹینیٹڈ (جیسے NMP) کے ساتھ مل کر ہالوجینٹیٹڈ سولوٹینیٹ کی طرح بہترین شکل تیار کی گئی ہے۔
سالماتی ڈھانچے کی اصلاح: پولیمر ریڑھ کی ہڈی کو زیادہ لکیری بنانے کے لئے ڈیزائن کرکے ، کنججٹیٹڈ ایریا میں اضافہ ، یا الکائل سائیڈ چینز کو باریک ایڈجسٹ کرنے کے لئے ، پولیمر کی کرسٹاللٹی اور سالماتی پیکنگ کو فعال طور پر کنٹرول کیا جاسکتا ہے ، اس طرح مثالی مرکب شکلیں حاصل کی جاسکتی ہیں۔
گرین انرجی کے ایک اہم جزو کے طور پر ، پولیمر فوٹو وولٹک مواد اپنی منفرد خصوصیات اور فوائد کے ساتھ توانائی کی تبدیلی کے رجحان کی رہنمائی کر رہے ہیں۔ مسلسل تکنیکی ترقی اور مارکیٹ میں توسیع کے ساتھ ، پولیمر فوٹو وولٹک مواد مستقبل میں بھی وسیع تر اطلاق کے امکانات اور مارکیٹ کی بہت زیادہ صلاحیتوں کا مظاہرہ کرے گا۔ آئیے ہم پولیمر فوٹو وولٹک مواد کے منتظر ہیں جو انسانی معاشرے میں صاف ستھرا ، زیادہ موثر اور پائیدار توانائی کے حل لاتے ہیں!
