RAtional DEsign of blends for bulk heterojunction SOLar cells

Organiske solceller har nylig nådd en virkningsgrad over 10%, og de anses som en interessant og komplementær teknologi til uorganiske solceller. Organiske solceller er kostnadseffektive, bøyelige/tøyelige, miljøvennlige og biokompatible. RADESOL-prosjektets mål var å få en dypere forståelse av sammenhengen mellom materialenes struktur (nanomorfologi), prosessering, og yteevnen til solcellen. Prof. Breibys forskningsgruppe har spesialkompetanse innen røntgendiffraksjon og -mikroskopi. Innen RADESOL har vi vist at oppbygningen av organiske solceller kan avbildes i 3D ved bruk av koherent røntgendiffraksjon, med oppløsning omlag 100 nm. Dette er et gjennombrudd fordi det ikke finnes andre teknikker som kan avbilde organiske multilag ikke-destruktivt med tilsvarende kontrast og romlig oppløsning. Vi har også vist at domener inni de fotoaktive polymerblandingene kan avbildes med røntgenmikroskopi i kombinasjon med hurtig kalorimetri, og dette åpner for framtidige in-situ studier av koblingen mellom prosessering og materialstruktur. Domener i SiGe-mikro-wires har blitt studert, med resultater publisert i Nature Communications. En viktig suksessfaktor for RADESOL var prosjektpartnernes komplementære kompetanse, som vi nyter godt av i fortsatt samarbeid.

In spite of being a quite young research area, organic photovoltaics are showing an impressive development. Top efficiencies of over 10% have recently been demonstrated. However, for this technology to become a real and competitive energy source for the f uture, it is clear that a deeper understanding of the inter-relationships between material structure, nanomorphology and device performance is needed, and this based on generic insights on the fundamentals of said relationships. Only in this way power con version efficiencies of 15% or more can be achieved on a reasonable time scale. The consortium brought together in this project comprises leading groups of Flanders (Belgium), Portugal, and Norway concerning advanced materials synthesis and characterizati on. The main goal of the project is to unravel nanomorphology formation at the molecular level and its effect on device performance beyond the state-of-the-art by an integrated experimental effort and a unique combination of equipment and expertises, aimi ng at the study of blends via advanced thermal analysis, solid-state NMR, and X-ray diffraction and ptychography 3D imaging techniques, combined with analysis of the optoelectronic characteristics in photovoltaic devices. The results will lead to an integ rated model allowing for molecular structure engineering in function of the desired nanomorphology and thus wanted photovoltaic parameters. As all partners are strongly involved within the European research community active in organic photovoltaics via ne twork programs and National & European projects, dissemination of the insights achieved will strengthen the research impact of Europe and facilitate efforts to valorize European activities in organic electronics.