LiU-forskare flyttar gränsen för organiska solcellers verkningsgrad
Forskare vid Linköpings universitet har identifierat en metod som kan öka verkningsgraden hos organiska solceller bortom vad som tidigare ansetts möjligt. Resultaten, som publicerats i Nature Photonics, visar att en längre livslängd för exciterade elektroner kan förbättra solcellernas prestanda.
Organiska solceller, som tillverkas av ledande polymerer, har under det senaste decenniet ökat sin verkningsgrad från omkring 10 till över 20 procent. Samtidigt har många forskare bedömt att tekniken närmat sig sitt praktiska tak.
Nu menar forskare vid Linköpings universitet att det finns utrymme för ytterligare förbättringar.
– Det vi visar i den här studien tar effektiviteten till nästa nivå. Med vår nya förståelse kan forskarsamhället förhoppningsvis förbättra verkningsgraden så att den kommer närmare den praktiska gränsen, säger Feng Gao, professor i optoelektronik vid Linköpings universitet, i ett pressmeddelande.
Studien fokuserar på den så kallade fyllnadsfaktorn – en av de tre parametrar som avgör hur effektivt en solcell omvandlar ljus till elektricitet. Forskarna analyserade över 100 olika materialkombinationer för att undersöka hur fyllnadsfaktorn kan förbättras.
Enligt försteförfattaren Huotian Zhang är nyckeln att förlänga den tid som elektronerna befinner sig i ett exciterat tillstånd efter att ha absorberat ljus.
– Genom att förlänga livslängden hos det exciterade tillståndet kan en större del av det absorberade ljuset omvandlas till användbar ström, vilket förbättrar enhetens prestanda, säger Zhang.
Organiska solceller skiljer sig från traditionella kiselsolceller genom att de kan tillverkas till låg kostnad, är lätta, flexibla och kan göras halvgenomskinliga. Tekniken lämpar sig därför för tillämpningar som integrerade energikällor i elektronik, sensorer och andra produkter där konventionella solceller är svåra att använda.
Forskarna menar även att resultaten kan få betydelse utanför solcellsområdet.
Nästa steg blir att använda maskininlärning för att snabbare identifiera nya materialkombinationer och optimera organiska halvledare för framtida fotovoltaiska tillämpningar.
