Tim istraživača s Odjela za strojarstvo Sveučilišta u Hong Kongu (HKU), pod vodstvom profesora Philipa C.Y. Chowa, postigao je značajan napredak u području organskih fotonaponskih sustava.

Njihovo istraživanje, objavljeno pod naslovom "Uloga interfacijske donatorsko-akceptorske perkolacije u učinkovitim i stabilnim solarnim ćelijama od svih polimera", otvara put prema održivijim i izvedivijim solarnim energetskim rješenjima za svakodnevnu upotrebu. Rad je objavljen kao istaknuti članak u prestižnom znanstvenom časopisu Nature Communications.

Organske fotonaponske tehnologije (OPV), koje koriste ekonomične, ispisive i ekološki prihvatljive polimerne poluvodiče, imaju ogroman potencijal za proizvodnju održive i obnovljive energije. No, zbog meke prirode polimera, ostvarenje OPV uređaja s visokom učinkovitošću i dugotrajnom stabilnošću predstavljalo je dugogodišnji izazov u istraživanjima.

Rad istraživačkog tima osvijetlio je kako prevladati ovaj izazov. Istraživači su se usredotočili na novu vrstu molekule koja prihvaća elektrone, nazvanu Y6, koja, kada se polimerizira, pokazuje velik potencijal u omogućavanju učinkovitih i stabilnih OPV uređaja. Istražujući ultra brze dinamike naboja pomoću femtosekundnih laserskih impulsa, istraživači su prvi otkrili da kontrola stupnja agregacije polimeriziranih Y6 prihvatnika (Y6-PA) igra ključnu ulogu u poticanju proizvodnje električne energije.

Istraživački tim otkrio je da Y6-PA pokazuje veću mješavljivost s donorskim polimerom u usporedbi s malim molekularnim prihvatnicima iste vrste. Ta mješavljivost omogućava stvaranje nanoskopske perkolacijske mreže na sučelju heteroprijelaza, sprječavajući agregaciju Y6-PA. Ova nanoskopska perkolacija ne samo da poboljšava učinkovitost generiranja naboja, već i značajno poboljšava stabilnost morfologije polimerske mješavine, smanjujući gubitak učinkovitosti uređaja tijekom vremena kad je izložen solarnoj svjetlosti.

U odgovoru na ovaj proboj, profesor Philip C.Y. Chow izrazio je svoje oduševljenje, izjavivši: "Naše otkriće otvara nove mogućnosti za razvoj učinkovitih i stabilnih polimernih solarnih PV panela, što utire put održivijim i izvedivijim solarnim energetskim rješenjima koja se mogu besprijekorno integrirati u naše okruženje, uključujući zgrade, vozila, elektroničke proizvode pa čak i odjeću."

Studija je provedena u suradnji s timom profesora Haralda Adea s Sveučilišta u Sjevernoj Karolini u SAD-u, timom profesora Yuanpinga Yia iz Instituta za kemiju Kineske akademije znanosti i timom profesora Hin-Lapa Yipa sa Sveučilišta City u Hong Kongu. Ova interdisciplinarna suradnja omogućila je integraciju stručnosti iz više istraživačkih skupina, uključujući ultra brzu optičku spektroskopiju, kvantno-kemijsko modeliranje, sinhrotronsko rendgensko rasipanje i proizvodnju solarnih ćelija. Dr. Zhen Wang, postdoktorski suradnik u timu prof. Chowa na HKU, bio je prvi autor ove studije.

Izvor: University of Hong Kong