Parat, jet ... print

Inkjetudskrivning forventes hurtigt at følge kommercialiseringen af ​​organiske solceller. Forskere fra KAUST Solar Center har udnyttet denne teknik til at generere højeffektive solceller i store skalaer.

Organiske fotovoltaiske materialer kan snart erstatte uorganiske halvledere i soldrevne enheder på grund af deres lethed, fleksibilitet og lave omkostninger. Disse materialer er lette at ændre og behandle i løsning, hvilket gør dem meget attraktive for tilpasning og storstilet produktion. I særdeleshed, tilpassede solcelledesign kan bruges sammen med anden trykt elektronik til at drive en overflod af applikationer, såsom engangselektronik, intelligent emballage, interaktive trykte medier og lab-on-a-chip-enheder.

Nonfullerene acceptorer er nye materialer, der har bidraget til at øge effektiviteten af ​​organiske solceller tæt på kommercialisering. Disse komponenter blandes typisk med elektrondonorer i et lysreagerende elektrokemisk lag. De har vist sig effektive til at trække de lysgenererede par elektroner og negativt ladede huller fra hinanden og opretholde elektrisk strøm, når de udsættes for sollys. Imidlertid, opskalering og fremstillingsudfordringer har hindret bestræbelserne på at overføre disse materialer fra laboratoriet til industrielle og forbrugerparate vægte.

For at bygge bro over dette hul, Derya Baran og hendes kolleger har konstrueret solcellematerialer, der kan udskrives med inkjet, og som indeholder en ikke-fullener acceptor, og deponerede disse blæk over store områder for at producere fotovoltaiske celler. De resulterende enheder opnåede effektivitet på seks procent, hvilket kan sammenlignes med effektiviteten af ​​deres spin-coatede analoger.

Ph.d. kandidat Daniel Corzo forklarer, at inkjetprint giver flere fordele i forhold til traditionelle centrifugeringsmetoder til spin-coating og blade-coating, herunder lavt materialeforbrug og hurtige designændringer gennem digitale platforme. "Dette muliggør billig fremstilling, mønstre i komplekse former, og fremstilling af flerlags enhed uden behov for flertrins litografi, "tilføjer han.

Forskerne optimerede trykprocessen ved at justere blækets viskositet og fordampningsadfærd for at forbedre både hvordan dråberne blev skubbet ud, og hvordan de interagerede med substratoverfladen. Ifølge Corzo, denne optimering har givet en gentagelig og kommercielt skalerbar proces.

Barans team fremstillede også højeffektive skildpaddeformede enheder, demonstrere potentialet for at processen kan tilpasses. "Det er fantastisk, at vi nu kan fremstille solceller med komplekse former med et tryk på en knap, åbner døren til en bred vifte af applikationer, "Siger Corzo.

Forskerne udvikler i øjeblikket fuldtrykte organiske solceller og forbedrer cellens effektivitet ved hjælp af materialer med højere ydeevne. De undersøger også måder at integrere enhederne i moduler og med anden trykt elektronik til selvdrevet autonom registrering.