Revolution inom solenergi: Chemnitz tekniska universitet forskar om organiska celler!

Revolution inom solenergi: Chemnitz tekniska universitet forskar om organiska celler!

Forskning om organiska solceller har tagit fart under de senaste åren, särskilt vid Chemnitz tekniska högskola, där ett team ledd av prof. Dr. Carsten Deibel arbetar intensivt med att öka effektiviteten hos dessa teknologier. Fokus ligger här på att förstå långsamma laddningsbärare, som är ansvariga för betydande transportmotstånd. Detta fenomen påverkar både fyllfaktorn och den totala prestandan hos solcellerna. Resultaten av denna forskning publiceras i kända tidskrifter som "Reports on Progress in Physics" och "Advanced Energy Materials" för att ge det vetenskapliga samfundet nya insikter.

Tvärvetenskapligt samarbete är en viktig del av detta framsteg. Som en del av DFG-forskningsgruppen ”Printed & stabil organic photovoltaics with non-fullerene acceptors – POPULAR” har experter från flera tyska och brittiska universitet arbetat med projekt som finansieras med cirka fem miljoner euro. Målet för denna grupp är att förbättra och optimera organiska solceller för massproduktion.

Organiska solcellers roll

Organiska solceller, som består av enhetliga organiska kemikalier, särskilt kolväteföreningar som plast, erbjuder flera fördelar jämfört med konventionell teknik. I augusti 2018 var deras effektivitet 17,3 %, vilket är lägre än för oorganiska solceller, men sticker ut på grund av dess kostnadseffektiva och mångsidiga tillverkningsprocesser. De första organiska solcellerna utvecklades av Ching W. Tang 1985 och förlitar sig fortfarande på konjugerade polymerer och fullerener i sina lager.

En av de stora utmaningarna är lastbärarnas långsamma rörelse. Dessa problem kan kringgås genom att använda ett donator-acceptorsystem som möjliggör snabb laddningsöverföring. Det aktiva lagret av dessa celler avsätts på en transparent, ledande elektrod som maximerar ljusabsorptionen, medan en metallelektrod samlar upp de uppsamlade laddningsbärarna på andra sidan av lagret.

Innovationer och utmaningar

Förutom forskning vid Chemnitz tekniska universitet, bedriver sådana institutioner Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems innovativa metoder för att producera organiska solceller. De arbetar med billigare och mer miljövänliga material som är prisvärda för kommersiellt bruk. Utvecklingen av flexibla, lätta transparenta celler skulle kunna öppna upp banbrytande användningsområden, till exempel som integrerade lösningar i fönstersystem eller jordbruksskyddsfilmer som både erbjuder skydd och bidrar till energigenerering.

Även om organiska solceller har gjort framsteg under de senaste åren, är långsiktig stabilitet fortfarande ett av de största hindren för dess kommersiella genombrott. Företag som Heliatek grundades för att föra dessa teknologier till massproduktion, men utvecklingen behövs fortfarande för att optimera livslängden och effektiviteten för dessa celler i solljus. Att skapa en stabil marknadsmiljö för organiska solceller kräver inte bara tekniska förbättringar utan också ekonomiska strategier för att minska kostnaderna.

Den aktuella utvecklingen visar att livlighet och innovativ anda inom området organisk solenergi blir allt viktigare. Forskningsprojekt och företag strävar efter att övervinna utmaningarna och därmed inse fördelarna med denna teknik för bredare tillämpning.