Solceller blir betydligt billigare om de tillverkas av plast i stället för kisel, men hittills har effektiviteten varit för låg. Nu har forskare i Linköping och Peking designat ett nytt material som höjer prestanda.

Det nya materialet, kallat HXS-1, är uppbyggt av plana polymerkedjor, med en struktur som underlättar transporten av elektroner. Bakom uppfinningen står forskaren Fengling Zhang vid Linköpings universitet i samarbete med kolleger i Peking. Komponenter och mätningar gjordes i laboratoriet vid LiU och på Fraunhoferinstitutet i tyska Freiburg.

En solcell fångar upp ljusenheter, fotoner, från solstrålningen. I ett blandat skikt av polymerkedjor och fullerener (”fotbollsmolekyler” med 60 eller 70 kolatomer) förs energin över till elektroner som skapar en elektrisk ström. På vägen sker avsevärda energiförluster.

I en artikel i tidskriften Nature Materials lägger nu forskarna Olle Inganäs och Kristoffer Tvingstedt, tillsammans med belgiska kolleger, fram en experimentell studie som visar att i blandningen mellan polymer och fulleren skapas nya elektroniska tillstånd, en virtuell halvledare med nya egenskaper. Denna halvledare bestämmer solcellens fotospänning. I förlängningen kan den observationen också användas för att bestämma övre gränser för prestanda i plastsolceller med ideala material. De ligger långt över dagens bästa värden.

- Vi har med andra ord inga fundamentala hinder för att ta oss en bra bit över de tio procent i effektivitet som världen önskar, säger Olle Inganäs, professor i biomolekylär och organisk elektronik vid LiU i ett pressmeddelande.