Forskare från RIKEN, i samarbete med internationella partners, har lyckats skapa en ultratunn organisk solcell som är både högeffektiv och hållbar. Genom att använda en enkel efterglödgningsprocess, de skapade en flexibel organisk cell som bryts ned med mindre än 5 procent över 3, 000 timmar i atmosfäriska förhållanden och som samtidigt har ett energiomvandlingsförhållande – en nyckelindikator på solcellsprestanda – på 13 procent.

Organiska solceller anses vara ett lovande alternativ till kiselbaserade konventionella filmer, vara mer miljövänliga och billiga att producera. Ultratunna flexibla solceller är särskilt attraktiva, eftersom de skulle kunna ge stor effekt per vikt och användas i en mängd användbara applikationer som att driva bärbar elektronik och som sensorer och ställdon i mjuk robotik. Dock, ultratunna organiska filmer tenderar att vara relativt effektiva, har vanligtvis ett energiomvandlingsförhållande på cirka 10 till 12 procent, betydligt lägre än förhållandet i kiselceller, som kan vara så hög som 25 procent, eller av stela organiska celler, vilket kan vara upp till runt 17 procent. Ultratunna filmer tenderar också att brytas ned snabbt under påverkan av solljus, värme, och syre. Forskare försöker skapa ultratunna filmer som är både energieffektiva och hållbara, men det är ofta en svår avvägning.

I forskning publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences av Amerikas förenta stater, gruppen lyckades visa att en ultratunn cell kan vara både hållbar och effektiv. Gruppen började med en halvledarpolymer för donatorskiktet, utvecklad av Toray Industries, Inc., och experimenterade med en ny idé, att använda en icke-fullerenacceptor, öka den termiska stabiliteten. Dessutom, de experimenterade med en enkel efterglödgningsprocess, där materialet värmdes till 150 grader Celsius efter en initial glödgning vid 90 grader. Detta steg visade sig vara avgörande för att öka enhetens hållbarhet genom att skapa ett stabilt gränssnitt mellan lagren.

Enligt Kenjiro Fukuda, en av författarna till studien, "Genom att kombinera ett nytt kraftgenereringsskikt med en enkel efterglödgningsbehandling, vi har uppnått både hög energiomvandlingseffektivitet och långsiktig lagringsstabilitet i ultratunna organiska solceller. Vår forskning visar att ultratunna organiska solceller kan användas för att leverera hög effekt på ett stabilt sätt under långa tidsperioder, och kan användas även under svåra förhållanden som hög temperatur och luftfuktighet. Jag hoppas verkligen att denna forskning kommer att bidra till utvecklingen av långsiktigt stabila strömförsörjningsenheter som kan användas i bärbar elektronik som sensorer fästa på kläder."