Tyska forskare vid Institutionen för mikrosystemteknik (IMTEK) och Freiburg Materials Research Center (FMF) har lyckats utveckla en metod för behandling av ytan av nanopartiklar som kraftigt förbättrar effektiviteten hos organiska solceller.

Forskarna kunde uppnå en effektivitet på 2 procent genom att använda så kallade kvantpunkter som består av kadmiumselenid. Dessa mätningar, långt över de tidigare effektivitetsgraderna på 1 till 1,8 procent, bekräftades av forskargruppen "Dye and Organic Solar Cells" från Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems vid FMF.

Det fotoaktiva lagret av hybrid solceller består av en blandning av oorganiska nanopartiklar och en organisk polymer. Eftersom det är teoretiskt möjligt att tillämpa den metod som forskarna utvecklat på många nanopartiklar, detta genombrott öppnar ny potential för att öka effektiviteten hos denna typ av solceller ytterligare. Förfarandet har patenterats och resultaten publicerades i ett nyligen utgåva av Tillämpad fysikbokstäver tidning.

Organiska solceller tillhör den så kallade tredje generationen av solceller och befinner sig fortfarande i utvecklingsstadiet. Världsrekordet för rent organiska solceller, en typ där båda komponenterna i det fotoaktiva skiktet består av organiska material, är för närvarande på 7 procent för lager som skapats genom våta kemiska metoder. Organiska solceller har många fördelar jämfört med konventionella kiselceller som vanligtvis används för storskalig energiproduktion:De är inte bara betydligt tunnare och mer flexibla, de är också billigare och snabbare att producera. De är därför bättre lämpade för att driva vardagliga enheter och system som inte används konstant, som sensorer eller elektriska apparater. I det långa loppet, organiska solceller kan drastiskt minska vårt beroende av batterier och kablar.

Forskargruppen som utvecklade de banbrytande nya solcellerna är ett sammansvetsat team av kemister, fysiker, och ingenjörer från IMTEK och FMF. "Gruppens tvärvetenskapliga inriktning är en klar fördel och har lett till snabba framsteg i projektet. Vi kunde utföra alla steg på egen hand:från syntesen av nanopartiklar till ändring av deras yta och integration i kompositmaterial, "säger gruppchefen Dr. Michael Krüger. Hans forskningsgrupp" Nanovetenskap "är en del av ordföranden för sensorer vid IMTEK som innehas av professor Dr. Gerald Urban. Gruppen tillämpar nu metoderna som beskrivs i publikationen på andra lovande materialsystem - också som en del av ett gemensamt forskningsprojekt sponsrat av det tyska federala ministeriet för utbildning och forskning - för att förfina dem ytterligare och forma dem till en marknadsklar teknik.De nödvändiga förutsättningarna för omsättbarhet är markanta förbättringar av effektiviteten, en ytterligare ökning av materialens hållbarhet, och en minskning av produktionskostnaderna.

Projektet "Quantum Dot Polymer Hybrids as Photoactive Material in Solar Cells" får finansiering från den tyska forskningsstiftelsen genom IMTEK -forskargruppen "Micro Energy Harvesting".