Fysiker vid ITMO-universitetet har upptäckt ett nytt sätt att använda transparenta material isolcellersamtidigt som de bibehåller sin effektivitet. Den nya tekniken är baserad på dopningsmetoder, som förändrar materialens egenskaper genom att tillsätta föroreningar men utan användning av dyr specialutrustning.

Resultaten av denna forskning har publicerats i ACSApplied Materials & Interfaces (“Jonstyrda småmolekylära OPV:er: Gränssnittsdopning av laddningssamlare och transportlager”).

En av de mest fascinerande utmaningarna inom solenergi är utvecklingen av transparenta tunnfilmsmaterial som är ljuskänsliga. Filmen kan appliceras ovanpå vanliga fönster för att generera energi utan att påverka byggnadens utseende. Men att utveckla solceller som kombinerar hög effektivitet med god ljusgenomsläpplighet är mycket svårt.

Konventionella tunnfilmssolceller har ogenomskinliga metallkontakter som fångar mer ljus. Transparenta solceller använder ljusgenomsläppande bakelektroder. I det här fallet går vissa fotoner oundvikligen förlorade när de passerar igenom, vilket försämrar enhetens prestanda. Dessutom kan det vara mycket dyrt att producera en bakelektrod med lämpliga egenskaper, säger Pavel Voroshilov, forskare vid ITMO-universitetets fakultet för fysik och teknik.

Problemet med låg effektivitet löses genom att använda dopning. Men att säkerställa att föroreningarna appliceras korrekt på materialet kräver komplexa metoder och dyr utrustning. Forskare vid ITMO-universitetet har föreslagit en billigare teknik för att skapa "osynliga" solpaneler – en som använder joniska vätskor för att dopa materialet, vilket förändrar egenskaperna hos de bearbetade lagren.

”I våra experiment tog vi en solcell baserad på små molekyler och fäste nanorör på den. Därefter dopade vi nanorören med hjälp av en jongrind. Vi bearbetade också transportskiktet, som ansvarar för att laddningen från det aktiva skiktet framgångsrikt når elektroden. Vi kunde göra detta utan vakuumkammare och arbeta under omgivande förhållanden. Allt vi behövde göra var att droppa lite jonvätska och applicera en liten spänning för att producera den nödvändiga prestandan”, tillade Pavel Voroshilov.

Genom att testa sin teknik kunde forskarna öka batteriets effektivitet avsevärt. Forskarna tror att samma teknik skulle kunna användas för att förbättra prestandan hos andra typer av solceller. Nu planerar de att experimentera med olika material och förbättra själva dopningstekniken.