Una popolare cella solare a base di polimeri potrebbe produrre più energia se le cariche elettroniche possono muoversi in modo efficiente attraverso i componenti della cella. Una nuova miscela di tre componenti consente ai materiali conduttivi delle celle solari di autoallinearsi nelle colonne. L'allineamento migliora l'efficienza. Questo, a sua volta, permette alle celle solari di essere fabbricate più di tre volte più spesse senza degradare le alte prestazioni. La maggiore profondità rende il processo più compatibile con i tradizionali processi di rivestimento industriale.

Produzione affidabile. Alte prestazioni. Le architetture interne formate da questa nuova miscela di tre componenti hanno il potenziale per rendere questi materiali più suscettibili di una produzione affidabile. I dispositivi possono essere realizzati a spessori maggiori. Queste profondità sono più adatte per i processi di rivestimento industriali convenzionali, ma consentono comunque alla cella di mantenere le sue elevate prestazioni.

Basso costo, la scalabilità su vasta area mediante l'elaborazione della soluzione è un importante vantaggio delle celle solari polimeriche organiche. Tipiche celle solari organiche, però, richiedono spessori dello strato attivo inferiori a 100 nanometri (circa 0.000004 pollici) per prestazioni ottimali, a causa delle limitazioni della mobilità dei portatori di carica dei semiconduttori polimerici. Ciò rappresenta una sfida significativa per la produzione basata su soluzioni:tecnologie di rivestimento di grandi aree (ad esempio, rivestimenti roll-to-roll o slot-die) non sono in grado di fornire film affidabili con dimensioni così sottili.

Il team del Center for Nanoscale Materials e della Stony Brook University ha dimostrato che l'aggiunta di un terzo componente polimerico alla miscela binaria di materiali organici delle celle solari porta a una nanostruttura colonnare autoassemblata. Ciò ha migliorato la mobilità della carica e le prestazioni fotovoltaiche in dispositivi con spessori di strato di oltre 300 nanometri, più di tre volte più spessi del normale. Studi sperimentali dettagliati e simulazioni rivelano che la tensione interfacciale tra i componenti polimerici è cruciale per ottenere la nanoarchitettura colonnare autoassemblata che fornisce percorsi efficienti di estrazione della carica. In pratica, questa architettura di celle solari organiche a miscela ternaria ha il potenziale per consentire una produzione affidabile su grandi aree perché i dispositivi possono essere resi più spessi per i processi di rivestimento industriali convenzionali.