(Phys.org) — Bestuurders die ooit een residu op hun voorruit hebben opgemerkt nadat ze door een wasstraat zijn gegaan, zullen sympathiseren met de pijn van nanowetenschapper Seth Darling.

Darling en zijn collega's van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie hebben jarenlang gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuw type zonnecel, bekend als organische fotovoltaïsche cellen (OPV's). Vanwege hun potentieel om de kosten voor zowel fabricage als materialen te verlagen, OPV's kunnen veel goedkoper zijn om te produceren dan conventionele zonnecellen en hebben ook een kleinere impact op het milieu.

Het grote nadeel van OPV's, echter, is dat ze niet zo efficiënt zijn als conventionele zonnecellen. In een nieuwe studie, Darling en zijn collega's van Argonne's Center for Nanoscale Materials and Advanced Photon Source (APS) waren in staat om voor het eerst een belangrijke factor aan deze beperking te detecteren:sporenresten van katalysatormateriaal die overblijven uit het ontwikkelingsproces voorkomen dat de OPV's de maximale hoeveelheid zonlicht naar elektriciteit.

"Wetenschappers zijn zich er onlangs van bewust geworden dat onzuiverheden problemen kunnen veroorzaken in deze nanogestructureerde materialen, maar tot nu toe, we hadden geen manier om echt te kunnen zien dat de onzuiverheden er zelfs waren, ' zei schat.

Hoewel veel eerder gebruikte technieken niet in staat waren om de aanwezigheid van een resterende katalysator te identificeren, Argonne-fysici Barry Lai en Jörg Maser waren in staat om een ​​duidelijk beeld te krijgen van de onzuiverheden met behulp van een techniek genaamd röntgenfluorescentie, die hoge intensiteit röntgenstralen van de APS omvat.

De resterende onzuiverheden belemmeren de prestaties van de zonnecel omdat ze de neiging hebben om de elektrische ladingen die de zonnecel genereert nadat deze door een foton is geraakt, te "vangen". De metaalatomen die bij het ontwikkelingsproces betrokken zijn, met name palladium, veroorzaken het vangeffect.

De volgende stap voor het onderzoek is het zoeken naar manieren om de trapping te verhelpen of te voorkomen, maar ondertussen, scheikundigen en fabrikanten van organische zonnecelmaterialen zijn al begonnen kennis te nemen van en aandacht te besteden aan de hoeveelheid achtergebleven katalysator in hun producten.

Volgens schat, onderzoekers waren al enige tijd op de hoogte van een analoog probleem in organische lichtemitterende apparaten, die werken volgens het omgekeerde principe van zonnecellen - in plaats van licht om te zetten in elektriciteit, ze zetten elektriciteit om in licht. "Het is eigenlijk een beetje verrassend dat wetenschappers tot relatief recent niet erkenden dat dit probleem ook in zonnecellen kon voorkomen, ' zei schat.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in een artikel met de titel "Detection and role of trace onpurities in high-performance organische zonnecellen" in het mei 2013 nummer van Energie- en milieuwetenschappen .