Figur:Organiska fotovoltaiska solceller och schematisk figur av cellstrukturen. Strömdensitetsspänningsegenskaper (JV) under ljusbestrålning och mörkt tillstånd. Kredit:Osaka University
Eftersom miljö- och energifrågorna har blivit alltmer förvärrade de senaste åren, solceller (PV) uppmärksammas som en ny energikälla. Dock, eftersom kostnaden för PV-celler av kisel fortfarande är hög, det är viktigt att minska kostnaderna för PV-celler. Å andra sidan, organiska fotovoltaiska (OPV) celler som använder organiska föreningar har flera fördelar:de är lätta, flexibel, och sofistikerad, och deras produktionskostnad är låg. Av dessa anledningar, de förväntas bli nästa generations PV-celler.
När det gäller utvecklingen av OPV-celler, förutom organiska halvledare som absorberar ljus, (1) material för buffertlager i OPV-celler (buffertlager, eller OPV mellanskikt, att effektivt separera elektroner och hål producerade från ljusenergi och transportera elektroner och hål till varje elektrod och (2) utformningen av OPV-enheter studeras aktivt. Under dessa omständigheter, en av teknikerna som fångar mest uppmärksamhet är en spinnbeläggningsteknik för att skapa zinkrelaterad oxid (ZnOx, ZnOHx) ultratunna filmer (keramiska filmer) med hjälp av en lösning.
OPV-celler som använder ZnO-tunna filmer som buffertskikt studeras aktivt. I konventionella produktionsprocesser av ZnO-tunna filmer, en sintringsprocess genom högtemperaturuppvärmning eller alternativ energibestrålning var nödvändig.
En gemensam grupp forskare från Osaka University och Kanazawa University utvecklade en teknik för att belägga zinkrelaterad oxid (ZnOx, ZnOHx) helt enkelt genom att deponera filmerna i en lösningsprocess med metoden Metal Organic Decomposition (MOD) vid omgivande temperatur och tryck utan en uppvärmningsprocess. De visade också att deras tunna filmer producerade med denna teknik var användbara som buffertlager för OPV-celler och att filmerna uppnådde en effektomvandlingseffektivitet (PCE) motsvarande den för ZnO-tunna filmer producerade med konventionella metoder som involverar sintring. Deras forskningsresultat publicerades i Vetenskapliga rapporter .
En av författarna Tohru Sugahara säger, "Vi lyckades bilda ultratunna filmer av oxid i nanostorlek genom vår beläggningsmetod med blandad lösning utan uppvärmning."
Tjockleken på denna ultratunna film kan styras i intervallet 5-100 nanometer. De skapade OPV-celler med denna filmtillverkningsteknik, uppnå den högsta PCE under användning av en ultratunn film på cirka 20 nm. Denna teknik som inte kräver uppvärmning i formningsprocessen av tunna ZnO-filmer kommer att drastiskt minska produktionsprocessen och kostnaden.