Täysin polymeeriseosaurinkokennot muodostetaan yhdistämällä kaksi polymeeriliuosta, jotka jähmettyvät kalvoksi elektrodilla toisiinsa läpäisevien verkkojen muodossa, eräänlaisena "faasierotteluna". Liuotinlisäaineiden lisäämisen polymeeriliuokseen on osoitettu lisäävän täyspolymeeriseosaurinkokennojen tehokkuutta. Tämän parannuksen taustalla olevaa tarkkaa prosessia ei kuitenkaan ole täysin ymmärretty. Nyt äskettäin ACS Applied Polymer Materialsissa julkaistussa tutkimuksessa Nara Institute of Science and Technology -instituutin tutkijat ovat tutkineet suorituskyvyn parantamismekanismia käyttämällä valonjohtavaa atomivoimamikroskopiaa (PC-AFM). Heidän havaintojensa odotetaan auttavan nopeuttamaan polymeeripohjaisten aurinkokennojen laajaa käyttöä.
"Liuotinlisäainevälitteisen tehokkuuden parantamisen empiirinen luonne on estänyt polymeeriseoksen aurinkokennojen suorituskyvyn optimointia, joten prosessin ymmärtäminen on ollut kiireellistä", vanhempi kirjailija Hiroaki Benten selittää. "Tätä tarkoitusta varten käytimme PC-AFM:ää tutkiaksemme nanoarkkitehtuuria, joka tukee suorituskyvyn parantamista."
PC-AFM on edistynyt mikroskopiatekniikka, jonka avulla valovirrat voidaan visualisoida nanometrin tarkkuudella. Tutkijat havaitsivat, että hivenliuotinlisäaineet paransivat polymeeriseoksen aurinkokennon tehon muuntamista ja valovirran tiheyttä jopa ~3 kertoimella tehostamalla polymeerin mikrorakenteen järjestystä ja kiteytymistä aurinkokennossa vahingoittamatta faasierotettua rakenne.
Absorptiospektroskopiamittaukset vahvistivat edelleen, että lisäaineet paransivat polymeerin mikrorakenteiden järjestystä. Muodostamalla verkosto, joka kuljettaa tehokkaasti valon tuottamat varaukset ulkoiselle elektrodille, valovirran virtausta lisätään.
"Huomasimme, että paikalliset valovirrat paranivat, aivan kuten uuden latausvirran valtatien muodostaminen, mutta laitteen toiminnalle kriittinen vaiheerotteluaste säilyi", sanoo kirjoittaja Masakazu Nakamura. "Uskomme, että tätä näkemystä voidaan soveltaa laajasti polymeeriseosaurinkokennoihin, ei vain niihin, jotka perustuvat polymeerivalintoihimme."
Tutkimuksen tulosten odotetaan olevan tärkeitä polymeerisekoiteisten aurinkokennojen suorituskyvyn optimoinnissa. Käyttämällä löydöksiä laboratoriokokeiden ja erehdysten minimoimiseksi, toivotaan, että tutkijat voivat nopeuttaa meneillään olevia markkinoille saattamista koskevia ponnisteluja, mikä vie meidät askeleen lähemmäksi tehokkaita aurinkokennoja, jotka ovat ympäristön kannalta kestäviä ja helppoja valmistaa suurilla laitteilla. mittakaavassa.
