Ultratynd organisk solcelle er effektiv og holdbar

Forskere fra RIKEN, i samarbejde med internationale partnere, er det lykkedes at skabe en ultratynd organisk solcelle, der er både højeffektiv og holdbar. Ved hjælp af en simpel efterglødningsproces, de skabte en fleksibel organisk celle, der nedbrydes med mindre end 5 procent over 3, 000 timer under atmosfæriske forhold, og som samtidig har et energiomsætningsforhold - en nøgleindikator for solcellens ydeevne - på 13 procent.

Organiske solceller anses for at være et lovende alternativ til siliciumbaserede konventionelle film, være mere miljøvenlige og billige at producere. Ultratynde fleksible solceller er særligt attraktive, da de kunne levere stor effekt pr. vægt og bruges i en række nyttige applikationer såsom strømforsyning til bærbar elektronik og som sensorer og aktuatorer i blød robotteknologi. Imidlertid, ultratynde organiske film har tendens til at være relativt effektive, typisk med et energiomdannelsesforhold på omkring 10 til 12 procent, væsentligt lavere end forholdet i siliciumceller, hvilket kan være så højt som 25 procent, eller af stive organiske celler, hvilket kan være op til omkring 17 pct. Ultratynde film har også en tendens til at nedbrydes hurtigt under påvirkning af sollys, varme, og oxygen. Forskere forsøger at skabe ultratynde film, der er både energieffektive og holdbare, men det er ofte en vanskelig afvejning.

I forskning offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences af Amerikas Forenede Stater, det lykkedes gruppen at vise, at en ultratynd celle kan være både holdbar og effektiv. Gruppen begyndte med en halvlederpolymer til donorlaget, udviklet af Toray Industries, Inc., og eksperimenterede med en ny idé, at bruge en ikke-fulleren acceptor, øge den termiske stabilitet. Oven i købet, de eksperimenterede med en simpel efterudglødningsproces, hvor materialet blev opvarmet til 150 grader Celsius efter en indledende udglødning ved 90 grader. Dette trin viste sig at være afgørende for at øge enhedens holdbarhed ved at skabe en stabil grænseflade mellem lagene.

Ifølge Kenjiro Fukuda, en af ​​forfatterne til undersøgelsen, "Ved at kombinere et nyt kraftgenereringslag med en simpel efterglødningsbehandling, vi har opnået både høj energikonverteringseffektivitet og langtidslagringsstabilitet i ultratynde organiske solceller. Vores forskning viser, at ultratynde organiske solceller kan bruges til at levere høj strøm på en stabil måde over længere tid, og kan bruges selv under svære forhold såsom høj temperatur og fugtighed. Jeg håber meget, at denne forskning vil bidrage til udviklingen af ​​langsigtede stabile strømforsyningsenheder, der kan bruges i bærbar elektronik såsom sensorer fastgjort til tøj."