Onderzoekers van het Institute for Molecular Science in Japan melden dat organische zonnecellen (OSC's) met een hoge mobiliteit en zeer kristallijne donor- (D) en acceptor (A) materialen een verlies van open-circuit voltage (VOC) konden verminderen. De oorsprong van de hoge VOS was dat de zeer kristallijne D/A-interface het energieverlies met betrekking tot ladingsrecombinatie verminderde. De resultaten tonen aan dat een zorgvuldig ontwerp van de D/A-interface hoge stroomconversie-efficiënties in OSC's mogelijk maakt.

De efficiëntie van de energieconversie van organische zonnecellen (OSC's) op basis van mengsels van halfgeleidermaterialen van elektronendonor (D) en acceptor (A) bedraagt ​​nu meer dan 16 procent. Echter, het is nog steeds lager dan dat van zeer efficiënte anorganische SC's zoals GaAs. De efficiëntie van het genereren van lading in OSC's is tegenwoordig bijna 100 procent, dus het verminderen van het energieverlies in uitgangsspanning is van cruciaal belang voor het verder verbeteren van de efficiëntie van organische zonnecellen.

De groep van assistent-professor Seiichiro Izawa en professor Masahiro Hiramoto van het Institute for Molecular Science in Japan meldt dat OSC's met een hoge mobiliteit en zeer kristallijne donor- (D) en acceptor (A)-materialen in staat waren om een ​​nullastspanning (V _OC ) verlies. Onderzoekers vervaardigden model dubbellaagse OSC's met behulp van deze moleculen (figuur 1a). De kristalliniteit van de acceptorlaag zou kunnen worden veranderd door geschikte selectie van de drie moleculen met verschillende alkylzijketenlengten. De V _OC bleek toe te nemen naarmate de kristalliniteit van de acceptorlaag toenam. De V _OC het verlies was erg klein in vergelijking met de waarden van gerapporteerde OSC's (figuur 1b). De oorsprong van de hoge V _OC was dat de zeer kristallijne D/A-interface het energieverlies met betrekking tot ladingsrecombinatie in de uitgangsspanning verminderde door ideale band-naar-band-recombinatie te realiseren. Vooral, de hoge kristalliniteit van de verschillende moleculaire lagen (minder dan 6 nm) in de buurt van het D/A-interface was belangrijk voor het realiseren van de hoge V _OC . De resultaten tonen aan dat een zorgvuldig ontwerp van de D/A-interface het mogelijk maakt om hoge stroomconversie-efficiënties te bereiken in OSC's door het spanningsverlies bij open circuit te verminderen.