การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์เป็นไปอย่างรวดเร็ว และประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตในห้องปฏิบัติการในปัจจุบันมีมากกว่า 18% ประสิทธิภาพการใช้พลังงานจะวัดว่าเศษส่วนของพลังงานในแสงแดดถูกแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ในเซลล์แสงอาทิตย์มากเพียงใด ขีดจำกัดประสิทธิภาพจะอยู่ที่ประมาณ 24% สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์

ความท้าทายประการหนึ่งคือการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ที่มีความเสถียรเพียงพอที่จะทำงานเป็นเวลาสิบปีหรือมากกว่านั้น ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือใช้พลังงานสูงสุดในเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตขึ้นในสารละลายที่มีตัวทำละลายที่เป็นพิษ โดยมีจุดเดือดค่อนข้างต่ำ จุดเดือดต่ำทำให้เกิดปัญหาระหว่างการผลิต เนื่องจากสารละลายระเหยเร็วเกินไปเล็กน้อย การใช้ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นซึ่งมีจุดเดือดสูงขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดลงในทันที นี่เป็นภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกที่นักวิจัยทั่วโลกกำลังทำงานเพื่อแก้ไข

ปัญหาเหล่านี้ได้รับการแก้ไขแล้วในโครงการร่วมซึ่งนำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลินเชอปิงในสวีเดนและมหาวิทยาลัยซูโจวในจีน

พวกเขาสามารถผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้โดยใช้สารละลายที่มีจุดเดือดสูงและปราศจากส่วนผสมที่เป็นพิษซึ่งมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานดีกว่า 17% นอกจากนี้ โมดูลสุริยะที่ประมวลผลด้วยตัวทำละลายสีเขียวที่มีพื้นที่ 36 ซม. 2 ยังแสดงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานมากกว่า 14% นี่คือประสิทธิภาพสูงสุดที่รายงานจนถึงปัจจุบันสำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิกที่มีพื้นที่ใช้งานเกิน 20 ซม. 2ความก้าวหน้าครั้งสำคัญทั้งสองนี้มีความสำคัญต่อเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิกเพื่อให้เกิดการพัฒนาเชิงพาณิชย์ในวงกว้าง

"ผลของเราตอนนี้เปิดกว้างสำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ในขนาดที่ใหญ่ขึ้นสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง" postdoc Rui Zhang ซึ่งทำงานร่วมกับศาสตราจารย์ Feng Gao ในแผนก Electronic and Photonic Materials, Linköping University กล่าว

การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ได้รับการปรับปรุงทีละขั้นตอน เมื่อแสงแดดในรูปของโฟตอนถูกดูดซับในตัวให้สารกึ่งตัวนำอินทรีย์ จะเกิด "สภาวะตื่นเต้น" อิเล็กตรอนกระโดดขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นและสร้างรูที่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าซึ่งยังคงดึงดูดอยู่ อิเล็กตรอนจะไม่ถูกปลดปล่อยอย่างเต็มที่และไม่มีโฟโตเคอร์เรนต์เกิดขึ้น นักวิจัยทำการทดลองโดยเพิ่มวัสดุตัวรับหลายชนิด ซึ่งรับอิเล็กตรอนและปล่อยให้เป็นอิสระ ทำให้เกิดโฟโตเคอร์เรนต์

เมื่อสองสามปีก่อน นักวิจัยชาวจีนได้พัฒนาวัสดุตัวรับใหม่ที่ชื่อว่า Y6 ซึ่งสามารถให้ประสิทธิภาพสูงสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์

สิ่งที่งานอธิบายไว้ในสิ่งพิมพ์ร่วมนี้ประสบความสำเร็จในขณะนี้คือการค้นหาโมเลกุลแขกที่เรียกว่า BTO ที่ทำให้มั่นใจได้ว่าโมเลกุล Y6 ในเซลล์แสงอาทิตย์ถูกบรรจุในลักษณะที่ใกล้เคียงและเสถียรในตัวทำละลายสีเขียวที่สามารถสร้างกระแสไฟได้ อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่ม BTO ยังช่วยให้พื้นที่ขนาดใหญ่ของเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง

ศาสตราจารย์ Yaowen Li จาก Soochow University กล่าวว่า "กลยุทธ์ของเรานำไปสู่กฎการออกแบบที่ชัดเจนสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้บริจาคอินทรีย์และผู้ยอมรับในการผสมผสานหลายองค์ประกอบ เพื่อตอบสนองความต้องการที่สำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ในอนาคต