Högeffektiva fullerenfria organiska solceller
- Diarienummer
- FFL18-0322
- Projektledare
- Gao, Feng
- Start- och slutdatum
- 200401-250331
- Beviljat belopp
- 12 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Att ta tillvara på solenergi med hjälp utav solceller är ett lovande sätt att möta både dagens och framtidens energiutmaningar. Organiska solceller (OSC:er), bestående utav kolbaserade elektrondonator- och acceptormaterial, har visat stor potential för billiga solcellspaneler med stor ytarea. Den viktigaste utmaningen för utveckling av OSC:er är att de har uppvisat stora spänningsförluster jämfört med de allra bästa oorganiska solcellerna och perovskitsolceller. Projektet syftar till att angripa detta problem genom att utveckla nya strategier för att minimera spänningsförluster hos OSC:er. Detta är möjligt genom vårt senaste framsteg inom OSC:er baserade på fullerenfria acceptormaterial: vi har nyligen tagit fram nya designregler för att minimera spänningsförluster. Kärnan i projektet är rationell materialutveckling i kombination med solcellsfysik och tekniska undersökningar. Om projektet lyckas kommer det innebära ett paradigmskifte inom OSC:er och dess verkningsgrad. Mitt stora nätverk med både industriella och akademiska aktörer gör också att jag sitter i en utmärkt position för att se till att resultaten leder till ytterligare forskning och kommersialisering. Förutom att ta itu med framstående strategiska forskningsutmaningar strävar jag också efter att stärka min position som redan etablerad forskare och forskningsledare inom området för lösningsbaserade energimaterial och dess tillämpningar genom hela projektet.
Populärvetenskaplig beskrivning
Solenergi som en ren förnybar energikälla har stor potential att bidra till den globala energiövergången till förnybar energi. Solceller är en teknik som möjliggör omvandling av solenergi till elektrisk energi. Organiska solceller (OSC:er) är baserade på halvledande kolbaserade material som absorberar synligt ljus och omvandlar solenergi till elektrisk energi. De har flera miljöfördelar jämfört med konkurrerande teknik av följande skäl: 1, de innehåller inte giftiga ämnen som bly eller kadmium; 2, de har en kortare återbetalningstid gällande energiåtgång jämfört med andra solcellsteknologier (energi som behövs för produktion av OSC:er är tillgänglig redan efter sex månaders användning under typiska solljusförhållanden i norra Europa) 3, De släpper inte ut skadliga nivåer av ekotoxikologiska ämnen i miljön om de bryts ner i naturen, 4, OSC:er kan tillverkas genom billiga trycktekniker. Organiska halvledare kan lösas upp i organiska lösningsmedel och sålunda användas som bläck. Utskriftsprocessen kan ske under låga temperaturer (organiska halvledare klarar typiskt inte temperaturer över 150 ° C), och är därför både relativt billiga och energieffektiva. OSC:er kan också göras halvtransparenta i olika färger som kan användas arkitektoniskt för att integreras i byggnader, vilket ger både estetiska och miljömässiga fördelar. Organiska solceller, precis som kiselceller, måste kapslas in för att överleva. Förutom glas finns det nu kommersiella flexibla substrat som är kompatibla med tryckprocesser som ger ett adekvat skydd mot vatten och syre. Den viktigaste utmaningen för utvecklingen av OSC:er är att de uppvisar stora spänningsförluster jämfört med de allra bästa oorganiska och perovskita solcellerna. Detta projekt syftar till att ta itu med denna utmaning genom att utveckla nya material med hjälp av fysikaliska undersökningar. Projektet är möjligt genom vårt senaste genombrott inom OSC:er: vi har mycket nyligen tagit fram nya designregler för att minimera fotovoltaiska förluster i OSC:er. Om projektet lyckas kommer det innebära ett paradigmskifte för OSC:er och dess verkningsgrad. Hög energiomvandling kombinerad med låg kostnad gör det möjligt att kommersialisera OSC:er. Kommersialiseringen av OSC:er kommer att minska kostnaden för solpaneler vilket kan öka elproduktionen från solenergi och bidra till den globala energiövergången.