Tubular videnskab forbedrer polymersolceller

En populær polymerbaseret solcelle kunne producere mere energi, hvis de elektroniske ladninger kan bevæge sig effektivt gennem cellens komponenter. En ny tre-komponent blanding tillader ledende solcellematerialer at selvjustere i søjler. Justeringen forbedrer effektiviteten. Det her, på tur, gør, at solcellerne kan fremstilles mere end tre gange tykkere uden at forringe den høje ydeevne. Den større dybde gør processen mere kompatibel med konventionelle industrielle belægningsprocesser.

Pålidelig fremstilling. Høj ydeevne. De interne arkitekturer dannet af denne nye blanding af tre komponenter har potentiale til at gøre disse materialer mere modtagelige for pålidelig fremstilling. Indretningerne kan fremstilles i større tykkelser. Disse dybder er bedre egnede til konventionelle industrielle belægningsprocesser, men tillader stadig cellen at bevare sin høje ydeevne.

Lavpris, skalerbarhed i stort område ved opløsningsbehandling er en vigtig fordel ved organiske polymersolceller. Typiske organiske solceller, imidlertid, kræver aktive lagtykkelser på mindre end 100 nanometer (ca. 0,000004 tommer) for optimal ydeevne, på grund af begrænsningerne af polymerhalvlederladningsbærermobilitet. Dette udgør en betydelig udfordring for løsningsbaseret fremstilling – belægningsteknologier med stort område (f.eks. roll-to-roll eller slid-die coatings) ikke er i stand til at give pålidelige film i så tynde dimensioner.

Center for Nanoscale Materials og Stony Brook University-teamet demonstrerede, at tilføjelse af en tredje polymerkomponent til den binære blanding af organiske solcellematerialer fører til en selvsamlet søjleformet nanostruktur. Dette forbedrede ladningsmobiliteten og den fotovoltaiske ydeevne i enheder med lagtykkelser på mere end 300 nanometer - mere end tre gange tykkere end normalt. Detaljerede eksperimentelle undersøgelser og simuleringer afslører, at grænsefladespænding mellem de polymere komponenter er afgørende for at opnå den selvsamlede søjleformede nanoarkitektur, der giver effektive ladningsekstraktionsveje. Praktisk talt, denne ternære blandede organiske solcellearkitektur har potentiale til at muliggøre pålidelig fremstilling af store områder, fordi enhederne kan gøres tykkere til konventionelle industrielle belægningsprocesser.