听
Organiska solceller 盲r gjorda av ledande plaster och har d盲rf枚r eftertraktade egenskaper som l氓g tillverkningskostnad, l盲tt vikt och h枚g flexibilitet. Dessutom kan de vara halvgenomskinliga och tillverkas i stor skala. Egenskaperna s盲rskiljer dem fr氓n traditionella solceller av kisel och 枚ppnar f枚r m氓nga nya anv盲ndningsomr氓den 鈥� bland annat kan de anv盲ndas inomhus, f枚r att driva personelektronik eller olika typer av sensorer.
Andelen av solens str氓lar som omvandlas till energi, kallat effektivitet eller verkningsgrad, har p氓 tio 氓r g氓tt fr氓n cirka 10 procent till 枚ver 20 hos organiska solceller. Forskare har antagit att gr盲nsen f枚r f枚rb盲ttring 盲r n氓dd. Fram till nu.
鈥� Det vi visar i den h盲r studien tar effektiviteten till n盲sta niv氓. Med v氓r nya f枚rst氓else kan forskarsamh盲llet f枚rhoppningsvis f枚rb盲ttra verkningsgraden s氓 att den kommer n盲rmare den praktiska gr盲nsen, s盲ger Feng Gao, professor i optoelektronik vid Link枚pings universitet.
B盲ttre fyllnadsfaktor
F枚r att 枚ka verkningsgraden hos organiska solceller har Link枚pingsforskarna unders枚kt den s氓 kallade fyllnadsfaktorn f枚r solceller som utgjort en begr盲nsning. Det 盲r en av tre parametrar som beskriver hur effektivt solcellen omvandlar ljus till el under drift och 盲r en av de viktigaste faktorerna bakom h枚g verkningsgrad.
鈥� Det 盲r en komplicerad parameter som inte 盲r s氓 v盲l unders枚kt hos organiska solceller, s盲ger Feng Gao.
Organiska solceller best氓r av tv氓 material som placeras t盲tt ihop, som kallas donator respektive acceptor. N盲r solljuset absorberas avger det energi till elektroner, s氓 att de hamnar i ett s氓 kallat exciterat tillst氓nd. F枚r att solcellen ska fungera effektivt m氓ste de exciterade elektronerna flytta sig till acceptormaterialet medan de motsvarande positiva laddningarna blir kvar i donatormaterialet. Laddningarna kan sen r枚ra sig genom solcellen och energi alstras.
L盲ngre fotoexcitation
Huotian Zhang, postdoktor i Feng Gaos forskargrupp, 盲r f枚rstef枚rfattare till studien publicerad i Nature Photonics. Han har unders枚kt 枚ver 100 olika materialkombinationer f枚r att f枚rst氓 hur fyllnadsfaktorn p氓verkar effektiviteten och hur den kan f枚rb盲ttras. Hans slutsats 盲r att nyckeln till en effektivare solcell 盲r att f枚rl盲nga tiden som elektronen 盲r exciterad.
鈥� Genom att kombinera grundl盲ggande fysik med ny materialteknologi visade vi att verkningsgraden p氓verkas av samspelet mellan det elektriska f盲ltet och fotoexcitationen. Genom att f枚rl盲nga livsl盲ngden hos det exciterade tillst氓ndet kan en st枚rre del av det absorberade ljuset omvandlas till anv盲ndbar str枚m, vilket f枚rb盲ttrar enhetens prestanda, s盲ger Huotian Zhang.
Han forts盲tter:
鈥� Resultaten visar att organiska halvledare kan fungera lika bra som oorganiska halvledare i fotovoltaiska till盲mpningar. Fynden 盲r dessutom relevanta f枚r andra halvledartill盲mpningar. N盲sta steg 盲r att addera maskininl盲rning f枚r att p氓skynda materialuppt盲ckten och optimering av solcellen, s盲ger Huotian Zhang.
Studien 盲r i huvudsak finansierad av Vetenskapsr氓det, G枚ran Gustafsson priset samt via den svenska regeringens strategiska forskningsomr氓de inom avancerade funktionella materiel (AFM) vid Link枚pings universitet. Feng Gao 盲r Wallenberg scholar.
Artikel: , Huotian Zhang, Jun Yuan, Tong Wang, Yijie Nai, Nurlan Tokmoldin, Wei Liu, Shanchao Ouyang, Rokas Jasiu虆nas, Yiting Liu, Yuxuan Li, Saeed Shadabroo, Manasi Pranav, Nakul Jain, Xiaolei Zhang, Veaceslav Coropceanu, Artem A. Bakulin, Sai-Wing Tsang, Vidmantas Gulbinas, Safa Shoaee, Yingping Zou, Dieter Neher, Thomas Kirchartz, Feng Gao, Nature Photonics 2026, publicerad online 19 juni 2026. DOI: 10.1038/s41566-026-01946-8
听
