Een inzicht in de eigenschappen van fullereen zal de deur openen naar een nieuwe klasse van elektronische acceptoren die kunnen worden gebruikt om betere en goedkopere organische zonnecellen te bouwen.

Organische zonnecellen hebben veel vooruitgang geboekt sinds ze bijna 20 jaar geleden voor het eerst werden uitgevonden. maar de fullereencomponent is grotendeels hetzelfde gebleven en dit heeft een remmend effect gehad op de evolutie van de technologie.

Maar nu hebben wetenschappers van de Universiteit van Warwick een niet gewaardeerde eigenschap van fullerenen ontdekt, namelijk de beschikbaarheid van extra elektronenaccepterende toestanden, die kunnen worden gerepliceerd om een ​​nieuwe klasse van 'fullereen-nabootsers' te creëren.

Hun onderzoek wordt beschreven in een nieuwe studie in het tijdschrift Geavanceerde materialen .

De zonnecelindustrie is al geruime tijd op zoek naar een alternatief voor fullerenen omdat ze veel nadelen hebben als elektronische acceptoren, inclusief een zeer beperkte lichtadsorptie en hoge kosten.

Ook, verder gaan dan fullereenderivaten zou de mogelijke mengsels vergroten die kunnen worden overwogen voor organische zonnecellen.

De wetenschappers van de Universiteit van Warwick, onder leiding van professor Alessandro Troisi van de afdeling Scheikunde, hebben ontdekt dat fullereen elektronen kan opnemen in een aantal aangeslagen toestanden, niet alleen in zijn anionische grondtoestand.

Deze extra toestanden maken het proces van elektronenvangst sneller en verbeteren de efficiëntie van het ladingsscheidingsproces.

Deze specifieke eigenschap is niet toevallig - het moet in een materiaal worden ontworpen en daarom moet bij elke poging om een ​​vervanging voor fullereen te maken rekening worden gehouden met deze eigenschap.

Professor Troisi is van mening dat dit de reden is waarom verschillende pogingen tot nu toe door de industrie om een ​​vervanger te vinden, zijn mislukt.

De wetenschappers van Warwick hebben echter aangetoond dat een nieuwe klasse van moleculaire acceptoren met deze elektronische eigenschap relatief eenvoudig kan worden ontworpen, het bieden van een route naar het vervangen van fullereenderivaten in zonnecellen.

Professor Troisi zei:"Het vinden van een vervanging voor fullereen is de wetenschappelijke gemeenschap en de fotovoltaïsche industrie gedurende het grootste deel van twee decennia ontgaan.

"Door deze specifieke manier vast te stellen waarop fullereen zich gedraagt, we denken dat we een sleutel hebben gevonden die de deur kan openen naar nieuwe vervangingen voor dit materiaal.

"Met behulp van deze kennis, we werken nu samen met experimentatoren van de Universiteit van Warwick om actief vervangingsmiddelen voor fullereen te ontwikkelen."

Er is een octrooiaanvraag ingediend en de wetenschappers willen graag samenwerken met commerciële partners om deze technologie op de markt te brengen.