NPL-forskare har uppnått ett betydande genombrott inom metrologin för organiska solceller – en solenergiteknik. Forskningen visade en ny typ av atomkraftsmikroskopi som kan "se" ner i en fungerande organisk fotovoltaisk cell och relatera dess tredimensionella struktur i nanoskala till dess prestanda.

Fotovoltaiska solceller har blivit en mycket vanligare syn under de senaste åren, ofta installerade på hustak där de tyst omvandlar solljus till ren el för hem och företag.

En organisk solcellscell är en typ av solcell som använder organisk (kolbaserad) elektronik och kan potentiellt vara en billigare, effektivare och smidigare alternativ till dagens solcellssystem. Tekniken är på gränsen till kommersialisering men flera hinder kvarstår, inklusive en nödvändig ökning av prestanda.

Många framsteg på senare tid har skett på grund av erkännandet av den avgörande roll som morfologi spelar för effektivitet, men det var tidigare svårt att mäta exakt hur form och struktur påverkar elektriska egenskaper och därmed prestanda.

Denna forskning visade att det är möjligt att få strukturell och elektrisk information, både på ytan och under ytan till ett djup av minst 20 nanometer i drift av organiska solceller. Den nya mätmetoden är baserad på en teknik som kallas fotoledande atomkraftsmikroskopi (pc-AFM) som använder en nanoskalasond för att mäta topografi och fotoströmgenerering samtidigt.

Denna teknik kan ge direkt korrelation mellan morfologin i nanometerskala hos en fungerande organisk solcell och dess prestandaegenskaper.

Detta genombrott kommer att förbättra förståelsen för tekniken, gör det möjligt för tillverkare att förbättra effektiviteten hos sina produkter genom att optimera strukturen i nanometerskala hos det organiska fotovoltaiska materialet.

Arbetet har gynnats av starka band med Imperial College London, som bidrog med sin expertis inom material- och enhetstillverkning.

Ett manuskript som beskriver forskningen har publicerats i Energi- och miljövetenskap .