Utveckling av organiska halvledare för enkomponents homojunction solceller

Forskningsprojekt, 2026 – 2030

En ny era av solenergi: Framtidens organiska solcellerDen globala energiförsörjningen står inför stora utmaningar. Fossila bränslen håller på att ta slut, och deras klimatpåverkan kräver en snabb omställning till hållbara alternativ. Organiska solceller (OPV) erbjuder ett lovande sätt att omvandla solljus till elektricitet på ett flexibelt och miljövänligt sätt.Till skillnad från tunga, stela kiselsolceller är OPV lätta, flexibla och halvtransparenta, vilket gör dem idealiska för fönster, kläder och fordon. De tillverkas genom kostnadseffektiv lösningsbaserad teknik, har kort energiåterbetalningstid och ett lägre koldioxidavtryck. Dock begränsas deras effektivitet och stabilitet av bulkheterojunktioner (BHJ), där två material krävs för att separera laddningar.Forskare utvecklar nu en revolutionerande ny strategi: solceller med enkla homojunktioner (SCHSC). Genom att använda en enda organisk halvledare med hög dielektricitetskonstant kan dessa solceller uppnå effektiv laddningsseparation – precis som oorganiska halvledare – utan behovet av två material. Detta kan leda till bättre stabilitet, högre effektivitet och enklare tillverkning.För att möjliggöra denna utveckling används tre huvudsakliga strategier:Molekylär design för att optimera kärnstrukturer och sidokedjor, vilket höjer dielektricitetskonstanten.Stora oligomerer för att förbättra laddningsseparation och excitondissociation.Högt kristallina polymerer för att förlänga excitonernas diffusionslängd.Molekylär dopning och tillsatser kan ytterligare förbättra laddningsseparation och minska energiförluster.På kort sikt kan detta genombrott bana väg för en ny forskningsinriktning inom solcellsteknik och ge en djupare förståelse av hur organiska material genererar elektricitet. På lång sikt kan det göra organiska solceller lika konkurrenskraftiga som kiselbaserade alternativ, vilket påskyndar en global övergång till förnybar energi och en hållbar framtid.