Na 60 jaar onderzoek vinden wetenschappers sleutel tot efficiëntere organische zonnecellen

In dit artikel:

Japanse onderzoekers van Chiba University hebben een manier gevonden om energieverlies in organische zonnecellen te beperken. Deze lichte en buigzame cellen gebruiken koolstofhoudende halfgeleiders en kunnen daardoor worden verwerkt in onder meer kleding, ramen en gebogen gevels. Hun rendement ligt in laboratoria al boven de 20 procent, maar bij het omzetten van licht in elektriciteit gaat nog veel energie verloren.

Het team onder leiding van professor Hirohiko Fukagawa onderzocht vijf donormaterialen en vijftien acceptormaterialen. Vooral stijvere donormoleculen bleken gunstig: daarmee kon de effectieve bindingsenergie in de zogenoemde charge-transfer-toestand in meerdere systemen dalen tot 0,1 elektronvolt of minder. Elektronen en ‘gaten’ kunnen zich dan gemakkelijker scheiden, waardoor minder spanning verloren gaat zonder de stroomproductie noodzakelijk te verlagen.

De onderzoekers brachten ook een thermodynamische grens in kaart. Zelfs wanneer de optische energiekloof van het donormateriaal bijna overeenkomt met de energie van vrije ladingsdragers, kan de cel nog elektriciteit opwekken. Die kennis kan helpen bij het gerichter ontwerpen van nieuwe halfgeleidermaterialen, waarbij ook de moleculaire ordening en het grensvlak tussen donor en acceptor belangrijk blijven.

De bevindingen verschenen op 7 oktober 2026 in Advanced Materials. Toepassing in commerciële zonnecellen is nog niet direct aan de orde: de experimenten vonden plaats met vereenvoudigde laboratoriumcellen. Levensduur, stabiliteit en grootschalige productie moeten nog worden verbeterd. Wel bieden de resultaten perspectief voor lichtgewicht zonnepanelen op plekken waar traditionele siliciumpanelen minder geschikt zijn.