NPL-wetenschappers hebben een belangrijke doorbraak bereikt in de metrologie van organische fotovoltaïsche energie - een technologie voor zonne-energie. Het onderzoek demonstreerde een nieuw type atoomkrachtmicroscopie dat kan 'zien' in een werkende organische fotovoltaïsche cel en zijn driedimensionale structuur op nanoschaal kan relateren aan zijn prestaties.

Fotovoltaïsche zonnecellen zijn de laatste jaren een veel gebruikelijker verschijnsel geworden, vaak geïnstalleerd op daken waar ze zonlicht stilletjes omzetten in schone elektriciteit voor woningen en bedrijven.

Een organische fotovoltaïsche cel is een type zonnecel die gebruikmaakt van organische (op koolstof gebaseerde) elektronica en mogelijk een goedkopere, efficiënter en flexibeler alternatief voor de huidige fotovoltaïsche systemen. De technologie staat aan de vooravond van commercialisering, maar er blijven verschillende obstakels bestaan, inclusief een noodzakelijke prestatieverhoging.

Er zijn veel recente vorderingen gemaakt dankzij de erkenning van de cruciale rol die morfologie speelt in efficiëntie, maar het was voorheen moeilijk om precies te meten hoe vorm en structuur elektrische eigenschappen en dus prestaties beïnvloeden.

Dit onderzoek toonde aan dat het mogelijk is om structurele en elektrische informatie te verkrijgen, zowel aan de oppervlakte als onder de oppervlakte tot een diepte van minimaal 20 nanometer in werkende organische zonnecellen. De nieuwe meetmethode is gebaseerd op een techniek die fotogeleidende atoomkrachtmicroscopie (pc-AFM) wordt genoemd en die een sonde op nanoschaal gebruikt om tegelijkertijd topografie en fotostroomopwekking te meten.

Deze techniek kan een directe correlatie opleveren tussen de morfologie op nanometerschaal van een werkende organische zonnecel en zijn prestatiekenmerken.

Deze doorbraak zal het begrip van de technologie verbeteren, waardoor fabrikanten de efficiëntie van hun producten kunnen verbeteren door de nanometerschaalstructuur van het organische fotovoltaïsche materiaal te optimaliseren.

Het werk heeft geprofiteerd van sterke banden met Imperial College London, die hebben bijgedragen met hun expertise op het gebied van materiaal- en apparaatfabricage.

Een manuscript waarin het onderzoek wordt beschreven, is gepubliceerd in: Energie- en milieuwetenschappen .