skip to Main Content

Forskare löser solcellsproblem med kvantmekanik

Karl Börjesson.
Foto: privat

I en ny studie som publicerats i tidskriften Nature Communications har forskare från Göteborgs universitet visat att kvantmekaniska effekter kan utnyttjas för att öka stabiliteten och effektiviteten hos organiska solceller samt till att göra dem lättare att tillverka.

En nackdel med organiska solceller är annars att de är mindre stabila än kiselbaserade solceller. Samtidigt är de billigare att tillverka i stor skala, flexibla och formbara samt lätta, så om man lösa problemet med stabiliteten så skulle det ge vinster i mer kostnadseffektiv solenergi.

– Det finns stora möjligheter att utnyttja kvantmekaniska effekter för att förändra olika kemi- och materialegenskaper. I den här studien presenterar vi en metod som gör det möjligt att öka diffusionshastigheten för energin i organiska material. Därmed kan vi skapa stabilare organiska solceller som har en enklare uppbyggnad, säger Karl Börjesson, professor i fysikalisk kemi vid Göteborgs universitet, och huvudförfattare till studien, i ett pressmeddelande.

I studien lyckades forskarna lösa ett problem som annars finns i organiska solceller: att få energin från solen att diffundera till gränsytan mellan materialen i solcellerna. För att effektivisera detta har man tidigare blandat de två materialen med varandra men då det leder till termodynamisk ojämvikt blir inte sådana solceller tillräckligt hållbara över tid.

I den nya studien har forskarna vid Göteborgs universitet i stället använt sig av kvantmekaniska effekter för att kunna utvinna solenergi utan sådana materialblandningar.

– När vi skapar en stark sammankoppling av materia och ljus leder det till att energin sprids ut över hela systemet. Om systemet – som i detta fall – består av flera material kanaliseras energin till gränsytan. Vi visar i studien att energin färdas mycket snabbare till gränsytan när materialen är starkt sammankopplade. Det innebär att materialen i solcellerna inte behöver blandas fysiskt eftersom de blandas kvantmekaniskt. Det leder också till att systemet är i termodynamisk jämvikt, säger Karl Börjesson.

Läs mer här: Polariton-assisted excitation energy channeling in organic heterojunctions

Är du intresserad av fysikalisk kemi? Läs mer om Kemisamfundets nya sektion för fysikalisk kemi, i denna intervju med Karl Börjesson från 31 mars 2021: Ny sektion för fysikaliska kemister – Svenska Kemisamfundet