Organiska solceller (OSC), som använder organiska material för att omvandla solljus till elektricitet, är en attraktiv kandidat för framtida solceller. Detta beror på flera av deras önskvärda egenskaper, såsom deras låga vikt, flexibilitet, formbarhet och, viktigast av allt, hög effektomvandlingseffektivitet (PCE). Sådana egenskaper gör dem idealiska för ett brett spektrum av applikationer.

Trots deras massiva kommersialiseringspotential finns det dock en hake. De flesta OSC:er produceras med en teknik som kallas "spin coating", som möjliggör höga PCEs men ger dålig skalbarhet. Dessutom använder OSC:er med flexibla elektroder indiumtennoxid (ITO), vilket gör dem dyra och för ömtåliga för att realisera moduler med stor yta. Om OSCs kommersiella löfte ska förverkligas måste de således övervinna sitt beroende av ITO.

Det är här Dr. Hongkyu Kang och Prof. Kwanghee Lee från Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) i Korea kommer in. I deras artikel i Advanced Energy Materials de presenterade en ny metod för att skapa OSC:er med zinkoxid (ZnO) som övervann problemen med kostnad och skalbarhet utan att omfatta PCE.

I synnerhet var denna forskning resultatet av ett industri-universitetssamarbete, där GIST utvecklade den ursprungliga tekniken för första gången i Korea och överförde den till MSWAY Co., Ltd., som hade varit helt beroende av utländsk import som den inhemska produktion av ITO-baserade elektroder var ogenomförbar. Med den nya tekniken förväntas det att en värdekedja kommer att etableras för kommersialisering av OSC:er med bygg- och utrustningsföretag, vilket stärker värdet av gemensam forskning mellan industri och universitet.

Teamet använde förstoftad ZnO och ett ZnO nanopartikelskikt som erhållits genom en "bladbeläggningsteknik" för att skapa ett enhetligt dubbelskikt på en ultratunn silverfilmelektrod. "Den ultratunna silverfilmselektroden med ZnO-dubbelskikt har flexibiliteten, vätbarheten och den höga ytenergin som ITO men är inte spröd eller dyr. Detta gör det lättare att använda ZnO för tillverkning av organiska solceller och utveckla en utskriftsteknik för solenergi med stora ytor. cellteknologi", säger Dr. Kang.

De nya ZnO tvåskiktsbaserade OSC:erna visade en effektivitet på 7,67 % för en modularea på 528 cm ² , vilket gör det till den mest effektiva OSC för stora områden jämfört med tidigare forskning. Detta berodde på minskningen av "rekombination" av laddningsbärare i OSC:er av de kristallina ZnO nanopartiklarna som i sin tur förbättrade deras öppen kretsspänning, dvs PCE.

Skapandet av dessa ITO-fria OSC:er med en stor yta och samma flexibilitet och effektivitet som den för ITO-baserade OSC:er kan vara en game changer för framtiden för solcellsteknik. "Vår metod öppnar dörrar för kommersiell användning av dessa OSC:er, såsom deras integration i byggnadsväggar och fönster för att förverkliga självbärande byggnader", säger Prof. Lee. I själva verket kan överlägsenheten hos stora OSC:er när det gäller kommersiell potential och effektivitet inleda en ny tidsålder av kraftgenerering och hjälpa oss i kampen mot klimatförändringar. + Utforska vidare

Asymmetrisk substitution av ändgrupper hjälper till att uppnå effektiva organiska solceller med helt små molekyler