In tegenstelling tot traditionele siliciumzonnecellen, organische polymere zonnecellen (PSC's) mogen nooit de hellingen van een megawatt-zonnepark bedekken. Maar, deze lichtgewicht, flexibele cellen tonen potentieel om zonne-energie te leveren aan microwatt-sensoren op afstand, draagbare technologie en de met wifi verbonden apparaten die het 'internet der dingen' vormen.

PSC's gebruiken organische polymeren om licht te absorberen en om te zetten in elektriciteit. Hoewel PSC's de duurzaamheid of efficiëntie van anorganische zonnecellen niet kunnen evenaren, het potentieel om niet-toxische massaproductie te wegwerpzonnepanelen die roll-to-roll-productie gebruiken, maken ze aantrekkelijk voor aanvullende toepassingen. In een artikel dat deze week in de Tijdschrift voor hernieuwbare en duurzame energie , Paul Berger en Minjae Kim van de Ohio State University bespreken de nieuwste ontwikkelingen en resterende uitdagingen in PSC-technologie.

Onderzoek naar PSC's is de afgelopen twee decennia snel gegroeid, het genereren van steeds meer publicaties en octrooien. Deze opkomende technologie, echter, zal waarschijnlijk niet de traditionele anorganische zonnecellen vervangen. In plaats daarvan, Berger ziet PSC's als complementair. Ze kunnen de hoogspanningstransmissielijnen omzeilen en elektriciteit leveren aan apparaten die anders giftige batterijen nodig zouden hebben.

Bijvoorbeeld, PSC's kunnen versheidssensoren op voedselverpakkingen van stroom voorzien door simpelweg de bovenlichten in supermarkten te gebruiken. Verder, ze kunnen verder gaan dan winkelvoorraadbeheer, en sluit aan op een "slimme keuken" om voedselverspilling te verminderen en boodschappenlijstjes te automatiseren. "PSC's hebben dit vermogen om flexibel te zijn, omdat het in wezen plastic is, zodat je ze op rugzakken kunt zetten, jassen en zelfs koffiemelk - een hele reeks dingen waar het op het punt van gebruik is, "zei Berger. "Het is een ontwrichtend bedrijfsmodel."

De polymeren kunnen worden opgelost in oplosmiddelen en op een flexibele rug worden gedrukt met behulp van betaalbare roll-to-roll-productie, waardoor deze technologie bijzonder aantrekkelijk is. "Deze drukpers is niet anders dan die voor het drukken van uw zondagskrant, maar in plaats van drie primaire kleuren en zwart, je print de vier of vijf verschillende lagen die nodig zijn voor de zonnecel, dioden en transistoren, " zei Berger. Lange rollen zonnecellen openen ook nieuwe toepassingen, zoals het inpakken van voertuigen of het bedekken van gevels en ramen van gebouwen. Berger waarschuwt, echter, dat bepaalde dure PSC-grondstoffen, namelijk indiumtinoxide en fullerenen, die moeilijk te vervangen zijn gebleken, kan de betaalbaarheid op korte termijn beperken.

Levensduur is een ander probleem omdat de polymeren en reactieve metaalkathoden oxideren wanneer ze worden blootgesteld aan water en zuurstof. "Ze hebben de neiging om vrij snel af te breken, "Berger zei, waardoor het noodzakelijk is om de zonnecellen in te kapselen voor bescherming. Deze inkapseling kan zeer effectief zijn op glas, maar is uitdagender op flexibele oppervlakken, zoals chipszakken.

In het labortorium, PSC-efficiëntie bereikt ongeveer 13 procent, dat is verre van de 20 procent efficiëntie van commerciële zonnepanelen. PSC's die P3HT:PCBM-polymeren gebruiken, geïntroduceerd in 2002, zijn het standaard "werkpaard" -ontwerp en leveren een efficiëntie van ongeveer 3,5 procent op. Recente ontwikkelingen in de chemie, geometrie, en de ontwikkeling van tandemzonnecellen die meerdere lagen op elkaar stapelen, hebben deze grotere efficiëntie mogelijk gemaakt.

Een handvol bedrijven in de VS en Europa werkt eraan om levensvatbare PSC's op de markt te brengen. Indien succesvol, dan zouden PSC's hun eigen niche kunnen vestigen, afgezien van siliciumzonnecellen, allerlei externe apparaten van stroom voorzien.