無毒で高効率な太陽電池の製造方法(How non-toxic and efficient solar cells can be produced)

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2024-12-04 リンショーピング大学

リンショーピング大学の研究チームは、環境に優しい溶媒を使用して高効率な有機太陽電池を製造する新たな設計原理を開発しました。有機太陽電池は、軽量で柔軟性があり、窓や衣服など多様な場所に設置可能で、個人用電子機器への電力供給が期待されています。しかし、従来の製造プロセスでは有害な溶媒が使用されており、大規模な生産において環境や作業者への影響が懸念されていました。研究者たちは、分子間の相互作用と溶媒の役割を詳細に解析し、非有害な溶媒を用いても高い効率を維持できる製造方法を確立しました。この成果は、持続可能なエネルギー源としての有機太陽電池の大規模普及に向けた重要な一歩となります。

<関連情報>

異なる溶媒から加工された有機太陽電池の効率が等しく高いことから、モルフォロジー制御の重要な要因が明らかになった Equally high efficiencies of organic solar cells processed from different solvents reveal key factors for morphology control

Rui Zhang,Haiyang Chen,Tonghui Wang,Libor Kobera,Lilin He,Yuting Huang,Junyuan Ding,Ben Zhang,Azzaya Khasbaatar,Sadisha Nanayakkara,Jialei Zheng,Weijie Chen,Ying Diao,Sabina Abbrent,Jiri Brus,Aidan H. Coffey,Chenhui Zhu,Heng Liu,Xinhui Lu,Qing Jiang,Veaceslav Coropceanu,Jean-Luc Brédas,Yongfang Li,Yaowen Li & Feng Gao
Nature Energy  Published:04 December 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41560-024-01678-5

無毒で高効率な太陽電池の製造方法(How non-toxic and efficient solar cells can be produced)

Abstract

The power conversion efficiency of organic solar cells (OSCs) is exceeding 20%, an advance in which morphology optimization has played a significant role. It is generally accepted that the processing solvent (or solvent mixture) can help optimize morphology, impacting the OSC efficiency. Here we develop OSCs that show strong tolerance to a range of processing solvents, with all devices delivering high power conversion efficiencies around 19%. By investigating the solution states, the film formation dynamics and the characteristics of the processed films both experimentally and computationally, we identify the key factors that control morphology, that is, the interactions between the side chains of the acceptor materials and the solvent as well as the interactions between the donor and acceptor materials. Our work provides new understanding on the long-standing question of morphology control and effective guides to design OSC materials towards practical applications, where green solvents are required for large-scale processing.

0402電気応用
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