Rekombination och nanostruktur i organiska solceller
Forskningsprojekt , 2013 – 2016

Solceller av organiska polymerer och molekyler Organiska solceller består av tunna skikt av ljusabsorberande organiska polymerer och molekyler i blandningar mellan två elektroder. Sådana strukturer har nu uppnått 10% verkningsgrad i solljus. Solcellerna kan tryckas från lösningar, vilket ger låga kostnader för produktion av organiska solceller. De kan prepareras i halvtransparenta strukturer, de är flexibla och vikbara, och kan användas på många sätt som är uteslutet för klassiska solceller. För tryckta solceller gäller att 150 kg aktivt material per km2 räcker för att omvandla en infallande GW solljus till elektrisk energi, med en effektivitet som också på dessa ytor bör närma sig 10% och mer. De tunna skikten (≈100 nm) baserade på kolföreningar, den höga tillverkningshastigheten vid tryckning (10-100,000 m2 per dygn), och de låga kostnaderna, talar för att detta kan bli en skalbar teknologi för solel på global skala. Vi vill nu studera villkoren för att preparera högpresterande material och solceller på stora ytor med tryckteknologi. Vi gör det genom att avbilda lösningar av material som torkas ut på ytor för att ge tunna filmer, genom att följa avdunstningen och bildningen av nanostruktur i blandningarna. Nanostrukturen mätes bäst med elektrontomografi. Nanostrukturen bestämmer villkor för bildning, transport och förlust av fotoström. Optiska metoder används för att följa dessa processer på grova skalor (>10µm), och mikroskopiska metoder baserade på kraftmikroskopi vid små skalor (50 nm-500 nm). Vi vill utveckla nya metoder för att kombinera kraftmikroskopi med optisk excitation, för att studera förluster av fotoström i materialen, och vi vill bygga nya instrument för att avbilda rekombinationsprocesser i fotoström på grövre skala, för att korrelera processning, nanostruktur och prestanda i solceller. Vi använder blandningar av konjugerade polymerer och fullerener, och vidareutvecklar våra bästa polymerer (med verkningsgrad mellan 6-7 %) för att optimera omvandling av absorberat ljus till elektricitet. I syntesen av nya polymerer använder vi insikter från våra studier av charge transfer-tillståndet, som bestämmer fotospänning, och påverkar fotoström. Vi placerar kemiska grupper utmed polymerkedjan för att välja gynnsamma villkor för laddningsbildning och -transport, och för att undertrycka förluster av laddningar.

Deltagare

Mats Andersson (kontakt)

Affilierad professor vid Polymerteknologi

Samarbetspartners

Linköpings universitet

Linköping, Sweden

Finansiering

Vetenskapsrådet (VR)

Finansierar Chalmers deltagande under 2013–2016

Relaterade styrkeområden och infrastruktur

Hållbar utveckling

Drivkrafter

Mer information

Senast uppdaterat

2019-11-01