NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/organische-zonnecellen-hoe-krijg-je-er-zoveel-mogelijk-stroom-uit-nr-130/

Geprint op :
17 december 2018
19:54:16

De laatste jaren is er veel onderzoek gedaan naar zonnecellen die zijn gebaseerd op organische halfgeleiders. Deze materialen zijn wezenlijk anders dan de meer traditionele anorganische halfgeleiders, zoals bijvoorbeeld silicium: organische halfgeleiders zijn gebaseerd op koolstofchemie. Door hun speciale chemische structuur zijn ze in staat elektrische stroom te geleiden. De potentiële voordelen van zonnecellen van organische halfgeleiders zijn dat ze flexibel en licht zijn. Ook kunnen ze goedkoop gemaakt worden, bijvoorbeeld door de materialen te printen met een inktjetprinter. Maar om de organische zonnecellen echt een succes te maken, moet de efficiëntie waarmee in de zonnecellen licht wordt omgezet naar elektrisch vermogen verder worden verhoogd. 

Recombinatie
Eén van de belangrijkste oorzaken van efficiëntieverlies in organische zonnecellen is het recombineren van positieve en negatieve ladingen (gaten en elektronen). Wanneer gaten en elektronen samenvallen, verdwijnen deze ladingsdragers, waardoor de zonnecel minder stroom en vermogen levert. Natuurkundigen hebben verschillende tegenstrijdige recombinatiemechanismen geopperd. Het kan bijvoorbeeld dat recombinatie gebeurt in de bulk van de halfgeleider, of juist aan het grensvlak met de contacten. Beide processen zouden een andere aanpak vereisen om de efficiëntie te verhogen. Het is dus van belang te weten welk mechanisme domineert.

Bulk of electrode?
FOM-promovendus Niels van der Kaap (Rijksuniversiteit Groningen) en wetenschappers van de universiteit van Potsdam (Duitsland) hebben een studie uitgevoerd om de gevolgen van beide mechanismen te bestuderen. In Potsdam bepaalde het onderzoeksteam de sterkte van bulkrecombinatie. Van der Kaap heeft hun experimentele gegevens vervolgens gebruikt om de verschillende recombinatieprocessen te bestuderen met een computersimulatie. Hij heeft zo kunnen aantonen dat bulkrecombinatie veel belangrijker is dan recombinatie aan de grensvlakken met de elektrodes. Dit geldt zelfs voor zonnecellen met heel zwakke bulkrecombinatie. De FOM-focusgroep 'Next-Generation Organic Photovoltaics' in Groningen probeert dit recombinatieproces nu verder te onderdrukken door materialen te ontwikkelen met een verhoogde diëlektrische constante – hierdoor trekken elektronen en gaten elkaar minder sterk aan en dat vermindert de recombinatie.