سلول‌های خورشیدی ارگانیک

شارژر موبایل قابل حمل، کار گذاشتن باتری‌ها در سطوح دارای انحناء مانند بدنه ماشین‌ها و حتی استفاده از آن‌ها در لباس ها، از مصارفی است که برای سلول‌های خورشیدی ارگانیک پیش بینی می‌شود. خصوصیت دیگر آن‌ها انعطاف پذیری در طول موجی است که در آن بیشترین جذب را دارند. در نتیجه اگر برای مثال ماده آلی با جذب در ناحیه زیر قرمز استفاده شود، از سلول خورشیدی ارگانیک‌ می‌توان در شیشه‌های اتومبیل، شیشه‌های خانه‌ها و هر مکان دیگری که باید شفاف باشد، استفاده کرد.

این سلول‌ها از مواد پلیمری ساخته شده و دارای ۳ بخش الکترون دهنده، الکترون گیرنده و حلال می‌باشند. بخش الکترون- دهنده سلول‌های ارگانیک را مولکول‌های کربن تشکیل می دهند. این بخش اغلب از پلیمر‌ها ساخته شده که تغییر مکان الکترون‌های آزاد حاصل از پیوند اُربیتال مادهی الکترون گیرنده و حلال می‌باشند. بخش الکترون دهنده سلول‌های ارگانیک را مولکول‌های کربن تشکیل می‌دهند. این بخش اغلب از پلیمر‌هایی ساخته شده که تغییر مکان الکترون‌های آزاد حاصل از پیوند اُربیتال‌های ماده‌ی الکترون گیرنده در آن صورت می‌گیرد. این الکترون‌ها ممکن است در اثر تحریک توسط نور یا امواجی با طول موج نزدیک به بخش مرئی طیف نوری آزاد شده باشند. در حقیقت اختلاف انرژی بین بالاترین اُربیتال مولکولی اشغال شده ماده الکترون دهنده با پایینترین اُربیتال مولکولی اشغال شده ماده انرژی گیرنده، تعیین کننده میزان نوری است که می‌تواند توسط سلول جذب شود. از آنجا که سلول‌های فتوولتائیک ارگانیک به سادگی قابلیت حل شدن در حلال‌های ویژه را دارند، می‌توانند با انواع مواد فرعی نظیر شیشه، پلاستیک و حتی کاغذ ترکیب شده، الکتریسیته تولید نمایند.

اساس کار سلول‌های خورشیدی مرکب، انتقال الکترون بین دو ماده مختلف در اثر محرکی به نام نور است. از این رو به این سیستم ها، سیستم‌های دهنده-گیرنده الکترون نیز اطلاق می‌شود. در این سلول‌ها از مواد الکترون دهنده و الکترون گیرنده به جای اتصالات سیلیکونی استفاده شده است. انتقال الکترون بین دو ماده، از طریق تبدیل دو متریال به فاز گاز در فضای خلاء تعبیه شده بین آن دو و جداسازی اکترون‌های آزاد یک ماده و انتقال آن به دیگری است. برای این منظور، ابتدا مادهی دهنده الکترون و ماده ی گیرنده آن در یک حلال، حل میشوند و سپس با افت انرژی یا چرخش و یا ورود یک ماده فرعی محرک برانگیخته می‌شوند.

تحقیقات نشان می دهد که بیشترین بازده ی سلول‌های فتوولتائیک ارگانیک در آرایشی به دست می‌آید که در آن یک زنجیره پلیمر الکترون دهنده و ترکیباتی از فولیرین به عنوان ماده الکترون گیرنده در یک حلال واسطه ترکیب شده و به تبادل الکترون برای تولید الکتریسیته می پردازند. از این رو بیشترین تحقیقات پژوهشگران برای افزایش بازدهی این سلول‌ها بر بهبود خواص دو ماده الکترون دهنده و الکترون گیرنده متمرکز گشته است.