Une cellule solaire à base de polymère populaire pourrait produire plus d'énergie si les charges électroniques peuvent se déplacer efficacement à travers les composants de la cellule. Un nouveau mélange à trois composants permet aux matériaux conducteurs de cellules solaires de s'auto-aligner en colonnes. L'alignement améliore l'efficacité. Cette, à son tour, permet aux cellules solaires d'être fabriquées plus de trois fois plus épaisses sans dégrader les hautes performances. La plus grande profondeur rend le procédé plus compatible avec les procédés de revêtement industriels conventionnels.

Fabrication fiable. Haute performance. Les architectures internes formées par ce nouveau mélange de trois composants ont le potentiel de rendre ces matériaux plus propices à une fabrication fiable. Les dispositifs peuvent être réalisés à des épaisseurs plus importantes. Ces profondeurs sont mieux adaptées aux procédés de revêtement industriels conventionnels mais permettent toujours à la cellule de conserver ses hautes performances.

À bas prix, l'évolutivité sur de grandes surfaces par le traitement de la solution est un avantage important des cellules solaires à polymère organique. Cellules solaires organiques typiques, cependant, nécessitent des épaisseurs de couche active inférieures à 100 nanomètres (environ 0,000004 pouces) pour des performances optimales, en raison des limitations de la mobilité des porteurs de charge des semi-conducteurs polymères. Cela représente un défi important pour la fabrication basée sur des solutions—les technologies de revêtement sur de grandes surfaces (par exemple, revêtements rouleau à rouleau ou matrice à fente) sont incapables de fournir des films fiables à des dimensions aussi minces.

L'équipe du Center for Nanoscale Materials et de l'Université Stony Brook a démontré que l'ajout d'un troisième composant polymère au mélange binaire de matériaux organiques des cellules solaires conduit à une nanostructure colonnaire auto-assemblée. Cela a amélioré la mobilité des charges et les performances photovoltaïques dans les dispositifs avec des épaisseurs de couche de plus de 300 nanomètres, soit plus de trois fois plus épaisses que la normale. Des études expérimentales détaillées et des simulations révèlent que la tension interfaciale entre les composants polymères est cruciale pour obtenir la nanoarchitecture colonnaire auto-assemblée qui fournit des voies d'extraction de charge efficaces. Pratiquement, cette architecture de cellules solaires organiques à mélange ternaire a le potentiel de permettre une fabrication fiable sur de grandes surfaces, car les dispositifs peuvent être rendus plus épais pour les processus de revêtement industriels conventionnels.