Gravitationseffekter på lösningskemin och fasseparationen i det aktiva lagret hos en polymersolcell

I organiska solceller tillverkas det aktiva lagret från en lösning av en polymer och ytterligare en komponent, till exempel en annan polymer. Den ena komponentens roll är att växelverka med solljuset och donera en elektron till den andra komponenten, som benämns acceptor. Det aktiva lagret skapas genom att man låter en lösning av komponenterna torka och bilda en tunn film. Under torkningsprocessen nås ett tillfälle där de lösta ämnena börjar separera från varandra. Denna fasseparation hinner inte fullbordas eftersom torkningen går relativt snabbt. I stället bildas en struktur i den tunna filmen, den så kallade morfologin. Morfologin har en avgörande betydelse för solcellens prestanda och beror bland annat av de lösta ämnena, valet av lösningsmedel och olika processparametrar.

I det här projektet vill vi undersöka hur olika faktorer påverkar morfologin och behöver då kunna särskilja de interaktioner som sker mellan molekylerna i lösningen och andra interaktioner som sker när lösningen torkar. För detta ändamål kan en jämförelse av filmer tillverkade vid normal gravitation med filmer som tillverkats under mikrogravitation ge avgörande information. Mikrogravitationstillstånd kan nås vid parabelflygningar och med sondraketer. Båda dessa metoder är inkluderade i projektet. I projektet är även inkluderat att försöka hitta mindre miljö- och hälsostörande lösningsmedel än de som används på forskningslaboratorier. För att finna dessa mindre skadliga lösningsmedel kommer vi att använda oss av en modell där man kan matcha lösningsmedlets egenskaper med de ämnen som man vill lösa. Att finna miljö- och hälsovänligare lösningsmedel är en nödvändighet för att i framtiden kunna tillverka billiga och flexibla solceller i industriell skala.