Toyobo Co., Ltd. och det franska statliga forskningsinstitutet CEA har lyckats med att testa organiska fotovoltaiska (OPV) små celler på ett glassubstrat med världens bästa omvandlingseffektivitet i ett mörkt rum. Teamet testade OPV-moduler på en tunn, lätt PET (polyetylentereftalat) filmunderlag under deras gemensamma forskningsprojekt. Testprodukterna använder ett kraftgenererande material för OPV som Toyobo har utvecklat.

OPV har väckt stor uppmärksamhet som nästa generations solceller. Toyobo strävar efter att sätta materialet i tidig praktisk användning, främst som en trådlös strömkälla i sådana enheter som temperatur, fukt- och rörelsesensorer.

OPV-celler är solceller som kan skapas genom att belägga organiska kraftgenererande material inklusive kol- och svavelatomer på ett glas- eller plastsubstrat med elektroder. Eftersom det kan formas till tunt, flexibla former, den fäster enkelt på väggar eller tygytor där vanliga oorganiska solceller är olämpliga för installation. Det finns alltså höga förväntningar på OPV som en trådlös strömkälla för sensorer och bärbara enheter, som är oumbärliga för Internet of Things (IoT) applikationer.

Toyobo har utvecklat ett kraftgenererande material för OPV för att ge höga uteffekter från ljuskällor i rummet med låg belysning genom att använda organisk syntesteknik som det har odlat under sina år av forskning om finkemikalier. Materialet kan lätt lösas upp även i halogenfria lösningsmedel, låta den beläggas jämnt på ett underlag, och kan därmed generera kraft stabilt med liten individuell skillnad.

För att snabbt kommersialisera materialet, Toyobo genomförde den gemensamma forskningen med CEA under sex månader från juni förra året. Under åtagandet, Toyobo och CEA lyckades göra OPV -småcellerna på ett glasunderlag med världens bästa konverteringseffektivitet genom att optimera lösningsmedel och beläggningsteknik. I ett verifieringsexperiment under neonbelysning med 220 lux, motsvarar ljusstyrkan i ett mörkt rum, testprodukten bekräftades ha uppnått en omvandlingseffektivitet på cirka 25 procent, eller 60 procent högre än för solceller i amorft kisel som vanligtvis används för skrivbordsräknare. De färdigställde också prototyp OPV-moduler på ett PET-filmsubstrat med en effektiv yta på 18 kvadratcentimeter, även om beläggning av ett kraftgenererande material på en PET-film var svårare än ett glassubstrat. Modulen kunde producera cirka 130 mikrowatt under samma belysning.

Toyobo planerar att marknadsföra detta material främst till solcellstillverkare, baserat på det kunnande som förvärvats genom den gemensamma forskningen. Först, företaget siktar på att distribuera materialet i mars 2023 som en trådlös strömkälla för temperatur, fukt- och rörelsesensorer.