Mischa Brendel
Hoewel het al circa tien jaar bekend is dat organische of plastic zonnecellen veel efficiënter werken wanneer er tijdens het fabricageproces een tweede oplosmiddel wordt toegevoegd, was het tot nu toe een mysterie waarom dat zo was.
Onderzoekers van de TU/e, onder leiding van hoogleraar fysische organische chemie prof.dr.ir. René Janssen, hebben dit mysterie opgelost. Zij gebruikten verschillende optische technieken om het fabricageproces exact vast te leggen en ontdekten zo de precieze werking van dit tweede oplosmiddel.
Organische zonnecellen bevatten twee elektrodelagen met daartussen een actieve laag die bestaat uit een mengsel van twee polymeren. Er vindt alleen elektronentransport plaats op het raakvlak van de twee verschillende polymeren. De onderzoekers van de TU/e gebruikten laserinterferometrie, de brekingsindex en het absorptiespectrum van de zonnecel om vast te stellen dat tijdens de productie van organische zonnecellen met een enkel oplosmiddel relatief grote druppels ontstaan, die het elektronentransport in de zonnecel hinderen. Het tweede oplosmiddel beïnvloedt echter hoe beide polymeren zich tijdens de fabricage van de cel opvouwen, waardoor deze druppels (bijna) niet ontstaan.
Het optisch vastleggen van het vormingsproces van een organische zonnecel is geen eenvoudige taak, licht Janssen toe: ‘Organische zonnecellen worden gemaakt middels spincoating: op een glasplaat wordt een druppel met daarin de organische stoffen geplaatst, terwijl de glasplaat heel snel draait. De druppel verspreidt zich hierdoor naar buiten en het oplosmiddel verdampt, zodat op de glasplaat een dunne coating ontstaat. Dat gebeurt allemaal in één tot vijf seconden.’
Janssen is vooral blij dat nu duidelijk is hoe het tot nu toe onbekende mechanisme precies werkt. Ook voorziet hij dat dit in de toekomst kan leiden tot goedÂkopere zonnecellen: ‘Zo kunnen fabrikanten met deze optische technieken al tijdens het productieproces zien of hun zonnecellen aan de gestelde prestatie-eisen voldoen.’
