Исследователи из Университета Канадзавы разработали новый метод контроля ориентации проводящих молекул в органических солнечных элементах, что привело к усиленной адсорбции света и работоспособности ячеек.
Солнечные элементы являются экономически эффективным альтернативным источником энергии. Подтип этих органических элементов использует органические полимеры внутри ячейки. Использование этих полимеров делает их легкими и повышает гибкость. Органические солнечные элементы производятся двумя различными химическими методами: сухой обработкой и влажной обработкой, причем последний является более быстрым методом. Существует несколько параметров, используемых для оценки эффективности солнечных элементов — с поглощением света и используемой транспортировкой заряда.
Существенной проблемой со структурой органических клеток является то, что молекулы в активном органическом слое, ответственные за поглощение света и перенос заряда, имеют тенденцию сталкиваться как с краями ячеек, так и светопоглощающей подложкой.
Максимальное количество молекул, обращенных к субстрату, является ключом к увеличению поглощения и проводимости клетки. Ученые модифицировали метод сухой обработки для достижения такой ориентации, но с влажным методом это было невозможно. Исследовательская группа, возглавляемая Тетсуя Таймой в Университете Канадзава, первой успешно это сделала.
Они ввели слой иодида меди (CuI) между активными молекулами и субстратом. В своем исследовании они использовали пленку активных молекул под названием DRCN5T и покрывали их на смешанные подложки CuI/PEDOT: PSS (30 нм)/ индия-олово (ITO) или подложки без слоя CuI. Соотношение подложки, обращенной к молекулам DRCN5T, обращенным к краю затем сравнивали между собой. Оказалось, что ячейки, содержащие CuI, имели активные молекулы с в 10 раз более высокой ориентацией поверхности подложки наряду с улучшенным поглощением света. Исследователи связывают эту измененную ориентацию молекул с сильными химическими взаимодействиями между атомами DRCN5T и CuI. Чтобы дополнительно подтвердить это, использовали молекулы DRCN5T с массивными боковыми цепями, которые не взаимодействуют с CuI.
Это первое исследование, которое эффективно демонстрирует способ получения таких эффективных органических солнечных элементов с использованием метода влажной обработки. Помимо экономии времени, мокрый метод также приводит к увеличению площади пленки.