X 光视力揭示了聚合物太阳能电池如何穿

来自慕尼黑技术大学的科学家们已用于观察降解的聚合物太阳能电池的 DESY 的辐射源 PETRA III 提供准确的 x 射线视力。他们的研究表明增加长期稳定的这种有机太阳能电池制造工艺的改进方法。

不同于传统的太阳能电池，由硅胶制成，有机太阳能电池发电两种碳基材料之间的一个积极的混合层中。当其中之一是一种聚合物时，由此产生的细胞通常称为聚合物太阳能电池。这些都是特别有前途的因为他们可以制作简单和便宜。

它们可以用于制造极其轻便、 灵活、 甚至半透明太阳能电池使用的印刷技术在柔性聚合物材料，开辟了完全新的应用领域。一般情况下，然而，有机太阳能电池效率较低，比以硅为基础的有时他们也有使用寿命缩短。

重要的内在价值

现用图层的内部结构是有机太阳能电池的关键。当制造它们，形成现用图层的两种材料有共同的解决方案，就像在水中形成的油滴分离。

它是重要的是在过程中形成的聚合物领域几十纳米分开，”指出，克里斯托弗 • 谢弗，博士生在教授穆勒-Buschbaum，功能材料涂在慕尼黑的椅子。”唯一的然后积极的和消极的电荷载流子可以有效地在现用图层中产生和彼此分开。如果结构是太粗或太细，这种情况不再发生，而太阳能电池的效率将会下降。

现代聚合物太阳能电池通常由组成的所谓低带隙聚合物，特别是大量的光吸收。在许多情况下，这些需要一种溶剂添加剂在制造过程中的使用以实现高效率。然而，这种添加剂是有争议，因为它可能会进一步降低太阳能电池的寿命。

X 射线视图到太阳能电池

科学家们使用 DESY 的 x 射线源 PETRA III 的降解进行这种低带隙聚合物太阳能电池用溶剂添加剂更详细地研究。为此目的，这种类型的太阳能电池是模拟阳光照射在一个小房间，而其关键参数进行连续监测。

稳，科学家们在不同的时间，照狭准直的 x 射线束从 PETRA III 在太阳能电池提供图片现用图层的内部结构，在纳米尺度上每隔几分钟。

“这些测量数据可用于结构涉及太阳能电池的性能和跟踪随着时间推移，”解释合著者教授斯蒂芬 · 罗斯，负责 DESY 的 P03 光束线，进行了试验.”

数据揭示了域上的几十纳米规模大大减少在操作过程中和，它们与其他组件的几何边界消失，”说，谢弗。同时，测量数据表明，添加剂的有机溶剂残留量减少。科学家们观察到减少太阳能电池的效率，归咎实测的滴。

“因为有证据表明，溶剂添加剂减少残留量，我们必须假定这一进程可以限制的生存期的太阳能电池，”解释 Müller Buschbaum。”因此有必要来与战略稳定的结构。这可以通过化学聚合物链间的粘结或使用定制封装物质。”

尺寸是关键

在早期的研究中，慕尼黑研究人员观察到不同类型的聚合物太阳能电池的退化。在这种情况下，效率被发现，由于活跃的中心，逐渐在大小在他们的操作过程中下降。这表明，它事实上是更好地制造这种太阳能电池用一个次优的结构，即一种太细，以便它可以然后长成的最佳大小操作第一时段。

目前的研究拿起故事前一个的离开。谢弗说:”我们第一次研究显示效率下降时的结构成为了粗、”。”发生在本研究中的完全相反。这种行为是，正是我们的预期，因为现用图层的组成是不同。

“第一次研究材料往往会分层程度高，”谢弗解释说。”在这里，正好相反，和我们需要溶剂添加剂以实现分层获得高效率所需的材料。当溶剂添加剂消失在操作过程中时，结构变细，因此远离其最佳。

两项研究提供重要途径优化制造有机太阳能电池，为作者罗斯指出:”这两项研究结合在一起的方式提供如何重要的同步辐射的绝妙已成为，特别是在如在可再生能源领域的应用研究”。