Wetenschappers van het RIKEN, in samenwerking met internationale partners, zijn erin geslaagd een ultradunne organische zonnecel te creëren die zowel zeer efficiënt als duurzaam is. Met behulp van een eenvoudig nagloeiproces, ze creëerden een flexibele organische cel die minder dan 5 procent degradeert over 3, 000 uur in atmosferische omstandigheden en dat heeft tegelijkertijd een energieomzettingsratio - een belangrijke indicator voor de prestaties van zonnecellen - van 13 procent.

Organische fotovoltaïsche cellen worden beschouwd als een veelbelovend alternatief voor op silicium gebaseerde conventionele films, milieuvriendelijker en goedkoper te produceren. Ultradunne flexibele zonnecellen zijn bijzonder aantrekkelijk, omdat ze een groot vermogen per gewicht kunnen leveren en kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid aan nuttige toepassingen, zoals het aandrijven van draagbare elektronica en als sensoren en actuatoren in zachte robotica. Echter, ultradunne organische films zijn meestal relatief efficiënt, meestal met een energieconversieratio van ongeveer 10 tot 12 procent, aanzienlijk lager dan de verhouding in siliciumcellen, die kan oplopen tot 25 procent, of van starre organische cellen, die kan oplopen tot ongeveer 17 procent. Ultradunne films hebben ook de neiging om snel af te breken onder invloed van zonlicht, warmte, en zuurstof. Onderzoekers proberen ultradunne films te maken die zowel energiezuinig als duurzaam zijn, maar het is vaak een moeilijke afweging.

In onderzoek gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika, de groep slaagde erin aan te tonen dat een ultradunne cel zowel duurzaam als efficiënt kan zijn. De groep begon met een halfgeleiderpolymeer voor de donorlaag, ontwikkeld door Toray Industries, Inc., en experimenteerde met een nieuw idee, van het gebruik van een niet-fullereenacceptor, verhoging van de thermische stabiliteit. Daar bovenop, ze experimenteerden met een eenvoudig nagloeiproces, waar het materiaal werd verwarmd tot 150 graden Celsius na een eerste gloeien op 90 graden. Deze stap bleek cruciaal te zijn bij het vergroten van de duurzaamheid van het apparaat door een stabiele interface tussen de lagen te creëren.

Volgens Kenjiro Fukuda, een van de auteurs van het onderzoek, "Door een nieuwe stroomopwekkingslaag te combineren met een eenvoudige nagloeibehandeling, we hebben zowel een hoge energieconversie-efficiëntie als langdurige opslagstabiliteit bereikt in ultradunne organische zonnecellen. Uit ons onderzoek blijkt dat ultradunne organische zonnecellen kunnen worden gebruikt om gedurende lange tijd op een stabiele manier hoog vermogen te leveren, en kan zelfs onder zware omstandigheden zoals hoge temperatuur en vochtigheid worden gebruikt. Ik hoop van harte dat dit onderzoek zal bijdragen aan de ontwikkeling van stabiele voedingen voor de lange termijn die kunnen worden gebruikt in draagbare elektronica, zoals sensoren die aan kleding zijn bevestigd."