Forskare vid Kanazawa University rapporterar i tidskriften Organic Electronics dokumenterar en ny metod för att styra orienteringen av ledande molekyler i organiska solceller som resulterar i förbättrad ljusadsorption och prestanda hos cellerna.

Solceller är kostnadseffektiva, alternativ energikälla. En undertyp av dessa, organiska solceller använder organiska polymerer inuti cellen. Genom att använda dessa polymerer blir cellerna lätta och ökar deras flexibilitet. Organiska solceller produceras med två olika kemiska metoder:torrbearbetning och våtbearbetning, med den senare en snabbare metod. Det finns flera parametrar som används för att bedöma effektiviteten hos solceller där ljusabsorption och laddningstransport används i stor utsträckning.

Ett rådande problem med strukturen hos organiska celler är att molekyler i det aktiva organiska skiktet som ansvarar för ljusabsorption och laddningstransport tenderar att vända mot båda kanterna av celler, såväl som mot det ljusabsorberande underlaget. Maximera antalet molekyler som vetter mot substratet, dock, är nyckeln till att maximera cellens absorption och konduktivitet. Forskare har modifierat torrbehandlingsmetoden för att uppnå en sådan inriktning, men det har inte varit möjligt med våtmetoden. Forskargruppen som leds av Tetsuya Taima vid Kanazawa University, är den första som lyckas med det.

Utgångspunkten för deras metod är införandet av ett kopparjodidskikt (CuI) mellan de aktiva molekylerna och substratet. I deras studie, forskarna använde en film av aktiva molekyler som kallas DRCN5T och belagde dem på antingen CuI/PEDOT:PSS (30 nm)/indiumtinoxid (ITO) blandade substrat, eller substrat utan CuI -skiktet. Förhållandet mellan substrat som vetter mot kant som vetter mot DRCN5T -molekyler jämfördes sedan mellan båda. Efterföljande högupplöst avbildning avslöjade att de CuI-innehållande cellerna hade aktiva molekyler med ett tio gånger högre substrat mot orientering, tillsammans med förbättrad ljusabsorption. Forskarna tillskrev denna förändrade orientering av molekylerna till starka kemiska interaktioner mellan DRCN5T- och CuI -atomer. För att ytterligare bekräfta detta, DRCN5T -molekyler med skrymmande sidokedjor som inte interagerar med CuI användes, och ett högre underlagsförhållande sågs inte.

Detta är den första studien som effektivt visar en metod för att producera så effektiva organiska solceller med hjälp av den våta bearbetningsmetoden. Förutom att spara tid, våtmetoden resulterar också i större filmytor. "Denna teknik förväntas i hög grad bidra till utvecklingen av organiska tunnfilmsolceller tillverkade av våtbearbetning i framtiden", avslutar författarna. Deras tillvägagångssätt banar väg för att producera högpresterande solceller snabbare.

Solceller:Även kända som solceller (ljusskapande spänning), dessa enheter omvandlar ljusenergi till elektrisk energi. Arbetsprincipen för en fotovoltaisk cell består av tre steg. Absorption av ljus (solljus eller artificiellt ljus), resulterar i bildandet av elektronhål (exitoner) par. Dessa par separeras sedan, och elektroner förs genom ett aktivt ledande skikt, in i elektroder, vilket resulterar i att en avgift skapas. Detta fenomen är också känt som den fotoelektriska effekten. I traditionella solceller, det ledande materialet är kisel. Organiska solceller har vanligtvis organiska polymerer istället för kisel. Parallellt anslutna solceller, bilda solpaneler.