Forskere udvikler en metode til at opdage ladningsfælder i organiske halvledere

Forskere ved Swansea University har udviklet en meget følsom metode til at detektere de små signaturer af såkaldte 'ladningsfælder' i organiske halvledere.

Forskningen, udgivet i Naturkommunikation og støttet af den walisiske regering gennem Den Europæiske Fond for Regionaludvikling, kan ændre syn på, hvad der begrænser ydeevnen af ​​organiske solceller, fotodetektorer og OLED'er.

Organiske halvledere er materialer hovedsageligt fremstillet af kulstof og brint, som kan være fleksible, lav vægt og farverig.

De er nøglekomponenterne i OLED-skærme, solceller og fotodetektorer, der kan skelne forskellige farver og endda efterligne det menneskelige øjes stænger og kegler.

Effektiviteten af ​​organiske solceller til at omdanne sollys til elektricitet er for nylig nået op på 18 %, og kapløbet er i gang for virkelig at forstå det grundlæggende i, hvordan de fungerer.

Hovedforfatter Nasim Zarrabi, en ph.d. studerende ved Swansea University sagde:"I lang tid, vi gættede på, at nogle ladninger, der genereres af sollys, kan fanges i solcellens halvlederlag, men vi har aldrig rigtig været i stand til at bevise det.

"Disse fælder gør solceller mindre effektive, fotodetektorer mindre følsomme og et OLED-tv mindre lyst, så vi har virkelig brug for en måde at studere dem på og derefter forstå, hvordan vi undgår dem - det er det, der motiverer vores arbejde, og hvorfor disse nylige resultater er så vigtige."

Forskningsleder, Dr. Ardalan Armin, en Sêr Cymru II Rising Start Fellow kommenterede:"Normalt, fælder er så at sige 'blindgyder'; i vores undersøgelse ser vi, at de også genererer nye afgifter i stedet for at udslette dem fuldstændigt.

"Vi havde forudsagt, at dette måske kunne ske, men har indtil nu ikke haft den eksperimentelle nøjagtighed til at detektere disse ladninger genereret via fælder."

Dr. Oskar Sandberg, teoretikeren bag værket sagde, at han har ventet på en sådan eksperimentel nøjagtighed i flere år.

"Det, vi observerede eksperimentelt, har været kendt i silicium og galliumarsenid som mellembåndssolceller, i organiske solceller er det aldrig blevet vist, at fælder kan generere ladninger, " han sagde.

"De ekstra afgifter, der genereres af fælderne, er ikke gavnlige til at generere masser af elektricitet, fordi det er meget lille.

"Men det er tilstrækkeligt at være i stand til at studere disse effekter og måske finde måder at kontrollere dem på for at kunne foretage ægte forbedringer i enhedens ydeevne."