Recent theoretisch werk uitgevoerd door het NIST Center for Nanoscale Science and Technology verklaart het verrassend kleine effect van fasescheiding op macroschaal op de algehele efficiëntie van gemengde organische fotovoltaïsche (OPV) materialen door aan te tonen dat elektronen zich effectief door een huidlaag kunnen graven om bij het apparaat te komen 's kathode.

OPV's bestaan ​​uit twee soorten organische moleculen, elektronendonoren en elektronenacceptoren, die gelijkmatig door het volume van het materiaal worden gemengd. In een OPV, licht prikkelt een gebonden elektron-gatpaar, die scheiden op het grensvlak tussen donor en acceptor.

De gescheiden gratis kosten migreren naar verschillende contacten, het opwekken van een elektrische stroom. De keuze van het elektrodemateriaal is cruciaal voor de werking van de OPV. De kathode moet bij voorkeur elektronen verzamelen en de anode moet bij voorkeur gaten verzamelen.

Recente studies van OPV-materialen uitgevoerd bij de CNST en elders onthulden een donorrijke, gatentransporterende huidlaag nabij de kathode.

Deze fasescheiding, of hoge gatenconcentratie, is te wijten aan de kleinere oppervlakte-energie van de donor-kathode-interface ten opzichte van de acceptor-kathode-interface.

Het feit dat de elektronencollector voornamelijk gaten in zijn nabijheid heeft, lijkt een belemmering te zijn voor het verzamelen van lading en de algehele efficiëntie.

Echter, de verhouding van verzamelde tot aangeslagen lading is nog steeds hoog. Door eerder ontwikkelde modellen uit te breiden om rekening te houden met macroscopische fasescheiding, er werd theoretisch vastgesteld dat ladingen vrij gemakkelijk door gebieden met verminderde dichtheid kunnen "knijpen".

Dit effect verklaart de relatief goedaardige invloed van de huidlaag op de algehele prestaties van het apparaat. Het werk toont aan dat fasescheiding van de kathodehuidlaag geen belemmering mag zijn voor de ontwikkeling van hoogrenderende OPV's.