Forskere afslører, hvordan opløsningsmiddelblandinger påvirker den organiske solcellestruktur

Forskere fra Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) har opdaget, hvordan forskellige opløsningsmiddelblandinger påvirker strukturen og ydeevnen af ​​organiske solceller. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Joule, giver værdifuld indsigt i at kontrollere organisk solcellemorfologi og forbedre enhedens ydeevne.

Organiske solceller er tyndfilm fotovoltaiske (PV) enheder, der bruger organiske materialer som det aktive lag til at absorbere sollys og generere elektricitet. Bearbejdning af opløsningsmidler er et afgørende trin i fremstillingen af ​​organiske solceller, da valget af opløsningsmiddel kan have væsentlig indflydelse på det aktive lags morfologi og egenskaber.

I denne undersøgelse undersøgte OIST-forskerne effekten af ​​forskellige opløsningsmiddelblandinger på strukturen og ydeevnen af ​​organiske solceller baseret på en blanding af poly(3-hexylthiophene) (P3HT) og [6,6]-phenyl-C61-smørsyre methylester (PCBM). De brugte en kombination af eksperimentelle teknikker, herunder græsning-incidens lille-vinkel røntgenspredning (GISAXS), atomic force microscopy (AFM) og fotoluminescens (PL) spektroskopi, for at karakterisere morfologien og egenskaberne af det aktive lag.

Forskerne fandt ud af, at valget af opløsningsmiddelblanding havde en væsentlig indflydelse på faseadskillelsen og krystalliniteten af ​​P3HT:PCBM-blandingen. De observerede, at anvendelse af en blanding af chlorbenzen og 1,8-diiodoctan (DIO) førte til en mere udtalt faseadskillelse og højere krystallinitet sammenlignet med anvendelse af chlorbenzen alene. Denne forbedrede morfologi resulterede i forbedret ladningsbærertransport og bedre enhedsydelse, hvilket førte til en strømkonverteringseffektivitet (PCE) på over 5 %, hvilket er blandt de højeste rapporterede for opløsningsbehandlede P3HT:PCBM-solceller.

Undersøgelsen fremhæver vigtigheden af ​​opløsningsmiddelvalg i fremstillingen af ​​organiske solceller og giver indsigt i forholdet mellem opløsningsmiddel-induceret morfologi og enhedens ydeevne. Ved at kontrollere opløsningsmiddelblandingen er det muligt at optimere faseadskillelsen og krystalliniteten af ​​det aktive lag, hvilket fører til forbedret ladningstransport og højere effektkonverteringseffektivitet i organiske solceller.

"Vores resultater kaster lys over det indviklede samspil mellem opløsningsmiddelblandinger, aktiv lags morfologi og enhedens ydeevne i organiske solceller," siger Dr. Masaki Taniguchi, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. "Denne viden kan udnyttes til at designe og fremstille højtydende organiske solceller med skræddersyede morfologier, hvilket muliggør deres bredere anvendelse i næste generation af fotovoltaiske teknologier."