Är organiska solceller ett hållbart alternativ?
Organiska solceller baserade på ledande polymerer kan numera vara ett hållbart alternativ. Men fram till för bara några år sedan kunde de inte mäta sig i effektivitet med traditionella kiselbaserade solceller. Det berodde på en energiförlust vid laddningsseparationen som man trodde var ofrånkomlig.
– För att kunna utnyttja den fulla potentialen hos organiska solceller behövs en tydlig bild över hur de fungerar. Det har vi fått nu. Det ger bättre förståelse för hur vi ska skapa nya effektiva och hållbara solcellsmaterial, säger Mats Fahlman, professor vid Laboratoriet för organisk elektronik vid Linköpings universitet (LIU).
Forskare vid LIU har alltså kartlagt hur energin flödar i organiska solceller, något som hittills varit okänt. Resultaten kan bidra till mer effektiva solceller och är publicerade i Nature Communications.
Ett forskarlag vid LIU, tillsammans med kolleger i Hongkong, har tidigare visat att det går att undvika energiförlusten med hjälp av andra donator-acceptormaterial som hjälper elektronen att släppa från sitt hål lättare. Energiförlusten minskade och effektiviteten ökade. Ingen visste dock exakt hur det gick till.
Nu har delvis samma forskarlag vid Linköpings universitet löst mysteriet som gett upphov till oenighet inom forskningsfältet. I den nya studien har forskarna kartlagt vilka energinivåer som krävs för att minimera energiförlusterna.
– För att ta reda på hur energin flödar har vi lagt nanometertjocka ledande polymerfilmer i flera lager ovanpå varandra, ungefär som en jordgubbstårta. Efter det har vi mätt energin som krävs för att separera elektronerna från sina hål i varje enskilt lager, säger Xian’e Li, doktorand vid LIU och huvudförfattare till den vetenskapliga artikeln.
Forskarna kunde då kartlägga mekanismen bakom den energieffektiva laddningsseparationen. Nu stakas en ny väg ut för utvecklingen av organiska solceller.
Nytt material
De organiska solcellerna i studien är av en typ där elektronacceptorn är tillverkad av ett annat material än fulleren (en form av kol) vilket tidigare var det vanligaste. Icke-fullerenbaserade organiska solceller blir mer stabila och har en förmåga att ta upp en större andel av solens strålar för att omvandla till energi. Källa: LIU
