Dopning i organiska solceller baserade på en icke-fullerenacceptor

Abstract

Organiska tunnfilmssolceller är en utomordentlig energikälla som är miljövänlig och teoretiskt skulle klara av att täcka hela mänsklighetens energibehov. Organiska solceller är tack vare möjligheter till enkel och billig tillverkning en av de mera lovande ersättarna till de kommersiella kiselsolcellerna. Just nu är problemet med de organiska solcellerna att de är känsliga för luft och dessutom är de bäst presterande laboratorieproverna så tunna att det vore omöjligt att producera dem i stor skala. För att kommersialisera organiska solceller borde effektiviteten vara hög även när de är tjockare. I ny forskning har simulationer visat att tjocka organiska solceller kan få högre effektivitet om de dopas. För att aktivt kunna kontrollera dopningen behöver man först förstå oavsiktlig dopning.

I avhandlingen tillverkas och mäts solcellsprover baserade på ett av de effektivaste organiska materialen för solceller, PM6:Y6. Nytillverkade prover mäts och får stå en tid i luft innan nya mätningar görs för att följa upp förändringar. Avhandlingen riktar in sig på den oavsiktliga dopning som uppstår i proverna som en konsekvens av att de utsätts för luft. För att följa med hur dopningen ändrar i proverna används mätmetoden dopnings-CELIV och solcellernas funktion uppföljs med hjälp av ström-spänningsmätningar.

Med stöd av resultaten från mätningarna kan konstateras att proverna baserade på PM6:Y6 blir dopade i luft. Dopningen sker relativt snabbt, dopningskoncentrationen ändrar bara minimalt efter första veckan i luft. Proverna jämförs med inkapslade prover och prover förvarade i kvävemiljö för att bekräfta att dopningen härstammar från luft. Mätningarna ger en idé om hur den oavsiktliga dopningen uppstår i materialet och med hjälp av resultaten går det att försöka optimera dopningen för att nå en hög effektivitet i tjocka organiska solceller.