Les cellules solaires à mélange entièrement polymère sont formées en combinant deux solutions de polymère qui se solidifient en un film sur une électrode sous la forme de réseaux interpénétrants, une sorte de "séparation de phases". Il a été démontré que l'introduction d'additifs de solvant dans la solution de polymère augmente l'efficacité des cellules solaires à mélange entièrement polymère. Cependant, le processus exact sous-jacent à cette amélioration n'a pas été entièrement compris. Maintenant, dans une étude récemment publiée dans ACS Applied Polymer Materials, des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Nara ont étudié le mécanisme d'amélioration des performances à l'aide de la microscopie à force atomique photoconductrice (PC-AFM). Leurs découvertes devraient aider à accélérer l'application généralisée des cellules solaires à base de polymères.
"La nature empirique de l'amélioration de l'efficacité par l'intermédiaire d'additifs de solvant a entravé l'optimisation des performances des cellules solaires à mélange entièrement polymère, il est donc urgent de mieux comprendre le processus", explique l'auteur principal Hiroaki Benten. "À cette fin, nous avons utilisé PC-AFM pour interroger la nanoarchitecture qui sous-tend l'amélioration des performances."
PC-AFM est une technique de microscopie avancée qui permet de visualiser les photocourants avec une résolution à l'échelle nanométrique. Les chercheurs ont découvert que les additifs à base de solvants traces amélioraient la conversion de puissance et la densité de photocourant d'une cellule solaire à mélange entièrement polymère d'un facteur allant jusqu'à ~ 3 en améliorant l'ordre et la cristallisation de la microstructure polymère dans la cellule solaire sans endommager la phase séparée. structure.
Les mesures de spectroscopie d'absorption ont en outre confirmé que les traces d'additifs amélioraient l'ordre dans les microstructures polymères. En formant un réseau qui transporte efficacement les charges photogénérées vers l'électrode externe, le flux de photocourant est augmenté.
"Nous avons constaté que les photocourants locaux étaient améliorés, un peu comme la formation d'une nouvelle autoroute de courant de charge, tandis que l'échelle de séparation de phase qui est essentielle à la fonctionnalité de l'appareil était conservée", explique le co-auteur Masakazu Nakamura. "Nous pensons que cette idée sera largement applicable aux cellules solaires à mélange entièrement polymère, pas seulement à celles basées sur notre choix de polymères."
Les résultats de l'étude devraient être importants pour optimiser les performances des cellules solaires à mélange entièrement polymère. En utilisant les résultats pour minimiser les essais et erreurs en laboratoire, on espère que les chercheurs pourront accélérer les efforts en cours de mise sur le marché, nous rapprochant ainsi des cellules solaires hautes performances qui sont écologiquement durables et faciles à produire sur une grande échelle. escalader.
