تولید پیل خورشیدی پلیمری کارا با لیتوگرافی نانوچاپ

محققان با استفاده از لیتوگرافی نانوچاپ موفق به تولید پیل خورشیدی پلیمری با باندگپ پایین شدند؛ این پیل بالاترین رکورد تبدیل انرژی را به‌ دست آورده است. به گزارش سرویس فناوری ایسنا، طی سا‌ل‌های اخیر، پیل‌های خورشیدی پلیمری در کانون توجه محققان قرار گرفته است. اما یک چالش بزرگ مانع تجاری‌سازی این پیل‌ها بوده است؛ کارایی پایین تبدیل انرژی نسبت به پیل‌های خورشیدی معدنی. به گفته محققان، یکی از دلایل کم بودن کارایی این پیل‌ها آن است که جداسازی فاز دهنده و گیرنده در فضای بسیار کوچک برانگیختگی (تقریباً 10 نانومتر) بسیار دشوار است. در حال حاضر پیل‌های ساخته شده دارای توزیع فاز تصادفی بوده و در نتیجه امکان نوترکیبی حاملین بار وجود دارد. اخیرا پژوهشگران دانشگاه صنعتی دالاس موفق شدند با استفاده از لیتوگرافی نانوچاپ این مشکل را حل کنند. در مقاله‌ای با عنوان "Efficient Low Bandgap Polymer Solar Cell with Ordered Heterojunction Defined by Nanoimprint Lithography" که در نشریه ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شده‌ است، محققان نشان دادند که می‌توان با لیتوگرافی نانوچاپ، پیل‌هایی با کارایی 5.5 درصد تولید کرد. محققان این پروژه می‌گویند: پلیمرهای دارای باندگپ کوچک می‌تواند ماده اصلی تولید این نوع پیل‌ها باشد. این نتایج نشان داد که می‌توان از لیتوگرافی نانوچاپ برای تولید پیل‌های خورشیدی پلیمری با باندگپ کوچک استفاده کرد. ما با این روش موفق به تولید پلیمر ترکیبی با کیفیت بالا شدیم. این محققان می‌افزیند: ما دریافتیم که می‌توان از لیتوگرافی نانوچاپ برای ساخت زنجیره پلیمر ترکیبی استفاده کرد؛ پلیمری که برهم‌کنش بسیار قوی میان اجزای آن وجود داشته و در نتیجه از نظم ساختاری بالایی برخوردار است. پیل‌های خورشیدی که از این نوع پلیمرهای منظم ساخته شده‌اند، دارای کارایی تبدیل انرژی بالایی هستند. لیتوگرافی نانوچاپ یک روش بسیار کارا برای ایجاد نانومورفولوژی روی پیل‌های خورشیدی پلیمری است. با این روش می‌توان ساختاری نظیر فولرین را وارد بدنه پلیمر کرد. این گروه تحقیقاتی روی ساخت پیل خورشیدی پلیمری حاوی فولرین متمرکز شده‌اند. این گروه برای اولین بار با روش لیتوگرافی نانوچاپ موفق به ایجاد باندگپ 1.4 الکترون ولتی شدند. این پژوهش نشان داد لیتوگرافی نانوچاپ نه تنها برای پلیمرها قابل استفاده است، بلکه می‌توان از آن برای ترکیبات مختلف استفاده کرد. پیش از این، بالاترین رکورد کارایی پیل خورشیدی پلیمری 3 تا 4 درصد بود.