La stampa a getto d'inchiostro dovrebbe accelerare la commercializzazione delle celle solari organiche. I ricercatori del KAUST Solar Center hanno sfruttato questa tecnica per generare celle solari ad alta efficienza su larga scala.

I materiali fotovoltaici organici potrebbero presto sostituire i semiconduttori inorganici nei dispositivi a energia solare a causa della loro leggerezza, flessibilità e basso costo. Questi materiali sono facili da modificare e lavorare in soluzione, che li rende molto attraenti per la personalizzazione e la produzione su larga scala. In particolare, i design personalizzati delle celle solari possono essere utilizzati in combinazione con altri dispositivi elettronici stampati per alimentare una pletora di applicazioni, come l'elettronica usa e getta, imballaggio intelligente, supporti stampati interattivi e dispositivi lab-on-a-chip.

Gli accettori non fullereni sono materiali emergenti che hanno contribuito ad aumentare l'efficienza delle celle solari organiche prossime alla commercializzazione. Questi componenti sono generalmente miscelati con donatori di elettroni in uno strato elettrochimico sensibile alla luce. Si sono dimostrati efficaci per separare le coppie di elettroni generate dalla luce e i fori caricati negativamente e mantenere la corrente elettrica quando esposti alla luce solare. Però, le sfide di scalabilità e produzione hanno ostacolato gli sforzi per trasferire questi materiali dal laboratorio a bilance industriali e pronte per il consumatore.

Per colmare questa lacuna, Derya Baran e i suoi colleghi hanno progettato materiali solari stampabili a getto d'inchiostro contenenti un accettore non fullerene e hanno depositato questi inchiostri su ampie aree per produrre celle fotovoltaiche. I dispositivi risultanti hanno raggiunto un'efficienza del 6%, che è paragonabile alle efficienze dei loro analoghi rivestiti di spin.

dottorato di ricerca il candidato Daniel Corzo spiega che la stampa a getto d'inchiostro presenta numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali tecniche di deposizione di rivestimento a rotazione e rivestimento a lama, compreso un basso consumo di materiale e rapidi cambiamenti di progettazione attraverso piattaforme digitali. "Ciò consente una produzione a basso costo, modellando in forme complesse, e fabbricazione di dispositivi multistrato senza la necessità di litografia multistep, " Aggiunge.

I ricercatori hanno ottimizzato il processo di stampa regolando la viscosità e il comportamento di evaporazione dell'inchiostro per migliorare sia il modo in cui le goccioline sono state espulse sia il modo in cui hanno interagito con la superficie del substrato. Secondo Corzo, questa ottimizzazione ha fornito un processo ripetibile e scalabile commercialmente.

Il team di Baran ha anche fabbricato dispositivi a forma di tartaruga ad alta efficienza, dimostrando il potenziale per la personalizzazione del processo. "È incredibile che ora possiamo fabbricare celle solari con forme complesse con la semplice pressione di un pulsante, aprendo la porta a un'ampia varietà di applicazioni, " dice Corzo.

I ricercatori stanno attualmente sviluppando celle solari organiche completamente stampate e migliorando l'efficienza delle celle utilizzando materiali ad alte prestazioni. Stanno anche studiando modi per integrare i dispositivi in ​​moduli e con altra elettronica stampata per il rilevamento autonomo autoalimentato.