Araştırmacılar, yalnızca bir molekül kalınlığındaki elektrot kaplamasının, organik bir fotovoltaik hücrenin performansını önemli ölçüde artırabildiğini buldu. Kaplama, şu anda bu görev için kullanılan önde gelen malzemeden daha iyi performans gösteriyor ve ışık yayan diyotlar ve fotodetektörler gibi organik moleküllere dayanan diğer cihazlarda iyileştirmelerin önünü açabilir.
Işığı toplamak için kristalin silikon kullanan en yaygın fotovoltaik hücrelerin aksine, organik fotovoltaik hücreler (OPV'ler), karbon bazlı moleküllerden oluşan ışığı emen bir katmana dayanır. OPV'ler henüz silikon hücrelerin performansına rakip olamasa da, baskı teknikleri kullanılarak çok büyük ölçekte üretilmeleri daha kolay ve daha ucuz olabilir.
Işık bir fotovoltaik hücreye girdiğinde enerjisi negatif bir elektronu serbest bırakır ve arkasında delik olarak bilinen pozitif bir boşluk bırakır. Daha sonra farklı malzemeler elektronları ve delikleri toplayıp onları farklı elektrotlara yönlendirerek bir elektrik akımı üretiyor. OPV'lerde, PEDOT:PSS adı verilen bir malzeme, oluşturulan deliklerin bir elektroda aktarılmasını kolaylaştırmak için yaygın olarak kullanılır; ancak PEDOT:PSS pahalıdır, asidiktir ve zamanla hücrenin performansını düşürebilir.
Ekip artık PEDOT:PSS'ye daha iyi bir alternatif geliştirdi. Br adı verilen delik taşıyan bir molekülün çok daha ince bir kaplamasını kullanıyorlar-2Tek moleküllü bir katman oluşturmak için bir indiyum kalay oksit (ITO) elektroduna bağlanan PACz. Br kullanan organik hücre-2PACz yüzde 18.4'lük bir güç dönüşüm verimliliğine ulaşırken, PEDOT:PSS kullanan eşdeğer bir hücre yalnızca yüzde 17.5'e ulaştı.
Araştırma ekibinin üyeleri, "Performansın artması beni gerçekten şaşırttı" diyor. “İnanıyoruz Br-2PACz, düşük maliyeti ve yüksek performansı nedeniyle PEDOT:PSS'nin yerini alma potansiyeline sahip.”
Br-2PACz, hücrenin verimliliğini çeşitli şekillerde artırdı. Rakibiyle karşılaştırıldığında, daha az elektrik direncine neden oldu, delik aktarımını iyileştirdi ve emici katmana daha fazla ışığın parlamasına izin verdi. kardeşim-2PACz ayrıca ışık emici katmanın yapısını da geliştirdi; bu, kaplama işlemiyle ilgili olabilecek bir etkidir.
Kaplama, malzemenin geri dönüştürülebilirliğini bile geliştirebilir. Güneş pili. Araştırmacılar, ITO elektrotunun hücreden çıkarılabileceğini, kaplamasının sıyrılabileceğini ve daha sonra sanki yeniymiş gibi yeniden kullanılabileceğini buldu. Bunun tersine, PEDOT:PSS, ITO'nun yüzeyini pürüzlendirerek başka bir hücrede yeniden kullanıldığında kötü performans göstermesini sağlar. "Bunun hem OPV'lerin ekonomisi hem de çevre üzerinde dramatik bir etkisi olacağını tahmin ediyoruz".