Nieuw polymeer brengt organische zonnecellen in de buurt van 20 procent efficiëntie tegen een vijfde van de kosten

Onderzoekers van de Zhengzhou Universiteit hebben onthuld een goedkoop polymeer, PTQ15, dat organische zonnecellen (OSC's) naar een gecertificeerde 19,96% vermogensomzettingsefficiëntie brengt - een ongekend cijfer voor goedkope organische materialen. Deze vooruitgang brengt OSC's dichter bij commerciële levensvatbaarheid met behoud van de lichtgewicht en flexibele eigenschappen die de technologie zo aantrekkelijk maken.

De productie van PTQ15 kost ruwweg $35.528 per kilogram, ongeveer een vijfde van de prijs van gevestigde "ster"-polymeren PM6 en D18, die meer dan $200.000 per kilogram kosten. Dergelijke besparingen komen voort uit een gestroomlijnde synthese in drie tot vier stappen die een rendement van meer dan 80 procent oplevert, waardoor de materiaal- en productiekosten sterk dalen.

OSC's gefabriceerd met PTQ15 en acceptoren K1/K6 zetten de nieuwe benchmarkefficiëntie van 19,96 procent. Metingen tonen ultrasnelle ladingsoverdracht in slechts 1,40 picoseconden en een minimaal niet-stralingsenergieverlies van 0,190 elektronvolt - cijfers die een efficiënte excitondissociatie en verminderde thermische verliezen weerspiegelen.

Apparaten die in de open lucht met een relatieve vochtigheid van 25% werden verwerkt, behaalden nog steeds een efficiëntie van 19,37%. Het onderzoek schat een minimale duurzame kostprijs van $0,36 per watt, waardoor deze OSC's op korte afstand komen te liggen van conventionele fotovoltaïsche zonnecellen op basis van prijs-per-prestatie.

De volgende stappen zijn gericht op het overtreffen van de efficiëntiedrempel van 20 procent door donor-acceptorparen en filmmorfologie te verfijnen. Als PTQ15 succesvol is, zouden OSC's van laboratoriumprototypes kunnen veranderen in mainstream energieoplossingen, waarbij zuinige, lichte en flexibele zonne-energie wordt geleverd voor een breder scala aan toepassingen.