KIT的研究人员开发出一种适用于光伏发电的材料。有史以来第一次，在金属有机骨架化合物(MOF)的基础上生产出由单一组分组成的功能性有机太阳能电池。该材料具有高弹性，也可用于衣服和可变形部件的柔性涂层。这一发展成功发表在Angewandte Chemie国际版期刊的头版。
“我们打开了通向新房间的大门，”KIT功能界面研究所(IFG)主任ChristofWöll教授说。“这种金属 - 有机骨架化合物的新应用只是一个开始。这条开发线的终点远未实现，”物理学家强调说。
金属有机骨架，简称为MOF，由两个基本元素组成，金属节点和有机分子，它们组装形成微孔的结晶材料。大约十年来，MOF一直引起研究人员的极大兴趣，因为它们的功能可以通过改变组件来调整。“材料的许多属性都可以改变，”Wöll解释说。到目前为止，已开发出20,000多种不同的MOF类型，主要用于储存或分离气体。
在KIT的指导下，科学家团队现已生产基于卟啉的MOF。这些基于卟啉的MOF具有非常令人感兴趣的光物理性质：除了生产电荷载体的高效率之外，还观察到后者的高迁移率。同样参与该项目的Jacobs University Bremen的Thomas Heine教授所做的计算表明，太阳能电池的优异特性是由一种额外的机制 - 间接带隙的形成 - 产生了重要作用。在光伏领域的作用。大自然使用卟啉作为通用分子，例如血红蛋白和叶绿素，其中这些有机染料将光转化为化学能。基于这种新型卟啉-MOF生产的金属有机太阳能电池现在由Angewandte Chemie(应用化学)杂志的研究人员提出。该作品名为“Photoinduzierte ErzeugungvonLadungsträgernin epitaktischen MOF-Dünnschichten：hohe Leistung aufgrund einer indirektenelektronischenBandlücke?” (在外延MOF薄层中光电生成电荷载流子：由间接电子带隙产生的高效率?)。
“我们只需要在太阳能电池中使用一种有机分子，”Wöll说。研究人员预计，通过用可释放和吸收电荷的分子填充晶格结构中的孔隙，未来材料的光伏容量可能会大大增加。
通过在KIT开发的工艺，晶体框架在透明的导电载体表面上成层生长并形成均匀的薄膜，即所谓的SURMOF。“SURMOF工艺原则上适用于连续制造工艺，也允许涂覆较大的塑料载体表面，”Wöll说。由于它们的机械性能，厚度为几百纳米的MOF薄膜可用于柔性太阳能电池或用于衣服材料或可变形部件的涂层。虽然对将太阳光转换成电能的技术系统的需求正在增加，但有机材料代表了一种非常有趣的硅替代品，在将其用于太阳能电池的光活性层之前必须以高成本进行处理。