Figura:celle solari fotovoltaiche organiche e figura schematica della struttura della cella. Caratteristiche della tensione di densità di corrente (JV) durante l'irradiazione di luce e la condizione di oscurità. Credito:Università di Osaka
Poiché le questioni ambientali ed energetiche sono diventate sempre più aggravate negli ultimi anni, le celle fotovoltaiche (PV) stanno attirando l'attenzione come nuova fonte di energia. Però, poiché il costo delle celle fotovoltaiche al silicio è ancora elevato, è importante ridurre il costo delle celle fotovoltaiche. D'altra parte, Le celle fotovoltaiche organiche (OPV) che utilizzano composti organici presentano numerosi vantaggi:sono leggere, flessibile, e sofisticato, e il loro costo di produzione è basso. Per queste ragioni, sono previste come celle fotovoltaiche di nuova generazione.
Per quanto riguarda lo sviluppo delle celle OPV, oltre ai semiconduttori organici che assorbono la luce, (1) materiali per strati tampone nelle celle OPV (strati tampone, o intercalari OPV, che separano in modo efficiente gli elettroni e le lacune prodotti dall'energia luminosa e trasportano elettroni e lacune a ciascun elettrodo e (2) la progettazione di dispositivi OPV è attivamente allo studio. In queste circostanze, una delle tecniche che attira maggiormente l'attenzione è una tecnica di rivestimento a rotazione per creare ossido correlato allo zinco (ZnOx, ZnOHx) film ultrasottili (film ceramici) utilizzando una soluzione.
Le celle OPV che utilizzano film sottili di ZnO come strati tampone sono attivamente allo studio. Nei processi di produzione convenzionali di film sottili di ZnO, era necessario un processo di sinterizzazione mediante riscaldamento ad alta temperatura o irradiazione di energia alternativa.
Un gruppo congiunto di ricercatori dell'Università di Osaka e dell'Università di Kanazawa ha sviluppato una tecnica per rivestire l'ossido correlato allo zinco (ZnOx, ZnOHx) semplicemente depositando i film in un processo in soluzione utilizzando il metodo di decomposizione organica dei metalli (MOD) a temperatura e pressione ambiente senza un processo di riscaldamento. Hanno anche dimostrato che i loro film sottili prodotti con questa tecnica erano utili come strati tampone per le celle OPV e che i film hanno raggiunto un'efficienza di conversione di potenza (PCE) equivalente a quella dei film sottili di ZnO prodotti con metodi convenzionali che comportano la sinterizzazione. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati in Rapporti scientifici .
Uno degli autori Tohru Sugahara dice, "Siamo riusciti a formare film ultrasottili di ossido di dimensioni nanometriche con il nostro metodo di rivestimento in soluzione mista senza riscaldamento".
Lo spessore di questo film ultrasottile può essere controllato nell'intervallo di 5-100 nanometri. Hanno creato celle OPV usando questa tecnica di produzione di film, raggiungere il più alto PCE con l'uso di un film ultrasottile di circa 20 nm. Questa tecnica che non richiede riscaldamento nel processo di formatura di film sottili di ZnO sarà in grado di ridurre drasticamente il processo di produzione e i costi.