Nanomolekyler självmonterar till fungerande struktur i solceller
Vad händer
Kontext
Organiska solceller skiljer sig från vanliga kiselbaserade solpaneler genom att de byggs av kolbaserade molekyler istället för kisel. De är lättare, flexiblare och kan tillverkas med enklare metoder – men de har hittills inte kunnat konkurrera i prestanda.
Det japanska forskarlaget har konstruerat en molekyl, kallad TISQ, som löser ett centralt problem: I en solcell måste två typer av material mötas i ett gränssnitt för att elektricitet ska kunna genereras när ljus träffar cellen. Att skapa dessa gränssnitt på nanonivå har tidigare krävt komplicerade tillverkningsprocesser.
TISQ-molekylen kombinerar båda materialtyperna i en och samma molekyl. När den löses upp och sedan torkar, organiserar den sig spontant till de strukturer som behövs. Beroende på vilket lösningsmedel som används bildas antingen runda nanopartiklar eller trådliknande fibrer.
Tester visar att de runda nanopartiklarna transporterar elektrisk laddning dubbelt så effektivt som fiberstrukturerna. Det ger forskarna ett verktyg för att styra solcellens egenskaper genom att välja rätt lösningsmedel.
Verkningsgraden i de testade solcellerna är fortfarande låg. Forskarna ser dock resultaten som ett viktigt steg mot att förstå hur molekylär design kan användas för att bygga självorganiserande elektroniska material.
Vad har det för betydelse
Organiska solceller kan i framtiden tryckas på flexibla ytor, integreras i fönster eller byggas in i kläder och förpackningar. Om självmonterande molekyler kan förenkla tillverkningen minskar både energiåtgång och kostnader i produktionen. Tekniken är dock fortfarande på forskningsstadiet och det krävs betydande förbättringar innan den kan konkurrera med dagens solpaneler.
