Si prevede che il mercato delle celle solari organiche crescerà di oltre il 20% tra il 2017 e il 2020, guidato da vantaggi rispetto alle tradizionali celle solari al silicio:possono essere prodotte in serie su larga scala utilizzando la lavorazione roll-to-roll; i materiali che li compongono possono essere facilmente trovati nella terra e potrebbero essere applicati alle celle solari attraverso la chimica verde; possono essere semitrasparenti e quindi visivamente meno invasive, ovvero possono essere montate su finestre o schermi e sono ideali per i dispositivi mobili; sono ultra flessibili e possono allungarsi; e possono essere ultraleggeri.

A differenza delle celle solari al silicio, però, le cellule organiche sono altamente vulnerabili all'umidità, ossigeno e la luce solare stessa. La bonifica all'avanguardia prevede l'incapsulamento della cellula, che si aggiunge al costo di produzione e al peso unitario, riducendo al contempo l'efficienza.

I ricercatori della Tandon School of Engineering della New York University hanno scoperto un mezzo straordinario per rendere i pannelli solari organici più robusti, compreso il conferimento di resistenza all'ossigeno, acqua e luce facendo il contrario:togliere, non aggiungendo, Materiale.

Il gruppo, guidato da André Taylor, professore di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NYU Tandon School of Engineering, e incluso Jaemin Kong, un ricercatore post-dottorato presso la NYU, e ricercatori del laboratorio di materiali e dispositivi trasformativi della Yale University, hanno eseguito l'equivalente molecolare della depilazione mediante ceretta:hanno impiegato un nastro adesivo per rimuovere le molecole che accettano gli elettroni - il derivato del fullerene coniugato fenil-C61-butirrico estere metilico (PCBM) - dalla superficie più alta dello strato fotoattivo del solare cellula, lasciando esposti solo polimeri organici non reattivi. Uno dei principali responsabili della degradazione del dispositivo è l'ossidazione di questi derivati ​​del fullerene. La rimozione del PCBM dalla superficie della pellicola esposta riduce la possibilità di incontri con fonti di ossidazione come molecole di ossigeno e acqua, quest'ultimo è particolarmente dannoso per PCBM.

Nelle celle solari organiche subacquee tramite la rimozione selettiva degli accettori di elettroni vicino all'elettrodo superiore, una storia di copertina nel numero di aprile di ACS Energy Letters , il team ha testato una cellula organica il cui strato attivo è una miscela di PCBM e il polimero coniugato più resiliente, poli(3-esiltiofene) (P3HT). Dopo aver applicato il nastro adesivo sulla superficie dello strato fotoattivo del film, hanno trattato la cella con calore e pressione, e, una volta che il film è tornato a temperatura ambiente, rimosso lentamente il nastro dalla superficie del film.

in seguito, rimaneva solo il 6% dei componenti dell'accettore PCBM, secondo gli inquirenti, creando una superficie ricca di polimeri. Hanno spiegato che questo contatto ridotto al minimo degli accettori di elettroni del fullerene con le molecole di ossigeno e acqua, mentre la superficie ricca di polimeri ha notevolmente migliorato l'adesione tra lo strato fotoattivo e l'elettrodo metallico superiore, ?che succede per prevenire un altro problema che si presenta con la flessione:la delaminazione dell'elettrodo.

"I nostri risultati, infine, dimostrano che la rimozione selettiva degli accettori di elettroni vicino all'elettrodo superiore porta a celle solari organiche altamente durevoli che possono funzionare anche sott'acqua senza incapsulamento, " ha detto Taylor.

Aggiunto Kong, "Abbiamo dimostrato quanto più a lungo la cella dura sotto l'esposizione all'acqua senza una significativa perdita di efficienza, " disse Kong. ""Inoltre, utilizzando la nostra tecnica di tape stripping possiamo controllare la distribuzione compositiva in direzione verticale dello strato fotoattivo, che di conseguenza porta a una migliore estrazione di carica dalle celle solari."

Taylor ha affermato che gli stress test post-procedura includevano il sottoporre le unità solari a 10, 000 cicli di piegatura per dimostrare che la tecnica è robusta. Ha spiegato che conferisce anche resistenza all'acqua alle celle solari organiche, una manna per prodotti come gli orologi subacquei a energia solare.

"Ma se si guarda all'ovvio caso d'uso dei pannelli solari, devi assicurarti che il fotovoltaico organico possa competere con il silicio sui tetti, sotto la pioggia e la neve. È qui che le celle solari organiche semplicemente non sono state in grado di competere per molto tempo. Stiamo mostrando un percorso per renderlo possibile, " ha detto Taylor.