Forskere observerer ladningstransport i nanoskala i bulk heterojunction solceller

(PhysOrg.com) - Forskere i CNST har brugt fotokonduktiv atomkraftmikroskopi (PCAFM) til at karakterisere nanoskalastrukturen af ​​organiske fotovoltaiske (OPV) materialer, og har udført en omhyggelig vurdering af styrkerne og svaghederne ved denne teknik.

Ved at variere enhedens geometri og AFM-spidsmaterialet, forskerne afklarede, hvordan de lokale eksperimentelle og materielle faktorer på nanoskala påvirker den samlede OPV-effektivitet. OPV'er består af to typer organiske molekyler, elektrondonorer og elektronacceptorer. Når den er oplyst af sollys, de fotoexciterede elektron-hul-par adskilles ved grænsefladen mellem donorerne og acceptorerne.

De adskilte afgifter migrerer til forskellige kontakter, genererer en elektrisk strøm. De mest effektive OPV-materialer har en homogen blanding af donor- og acceptormolekyler gennem hele strukturen, med ladningsadskillelse i hele volumen. Desværre, den fotoexciterede ladning skal passere gennem et meget uordnet miljø, som hæmmer deres mobilitet, øger rekombinationen, reducerer effektiviteten, og hæmmer materialets evne til at producere elektricitet.

Effektiviteten er stærkt afhængig af materialets morfologi, at foretage målinger, der korrelerer struktur i nanoskala med ydeevne, der er afgørende for at forstå og forbedre OPV'er. Fordi PCAFM nu er meget brugt til at karakterisere OPV-materialer, CNST-forskerne forventer, at deres vurdering af denne måleteknik er vigtig for andre forskere på området, som skal overveje både dens styrker og faldgruber.