bélyegkép|250px|jobbra|Polimer (poli-3-hexiltiofén) napelem A szerves napelem (organic solar cell, OSC) vagy műanyag napelem a fotovoltaikus elemek olyan típusa, amely a szerves elektronikát – az elektronika azon ágát, amely vezető szerves polimerekkel vagy kis szerves molekulákkal foglalkozik – használja a fényelnyeléshez és a töltésszállításhoz, hogy a napfényből a fotovoltaikus hatás révén villamos energiát termeljen. A legtöbb szerves fotovoltaikus cella polimer napelem.
A szerves napelemekben használt molekulák nagy áteresztőképességű oldatfeldolgozással elkészíthetőek és olcsók, ami alacsony gyártási költségeket eredményez a nagy mennyiség előállításához. A szerves molekulák rugalmasságával együtt a szerves napelemek potenciálisan költséghatékonyak a fotovoltaikus alkalmazásokban. Molekulamérnöki eljárásokkal (pl. a polimerek hosszának és funkciós csoportjának megváltoztatása) megváltoztattatható a sávhézag, ami lehetővé teszi az elektronikus hangolhatóságot. A szerves molekulák optikai abszorpciós együtthatója magas, így kis mennyiségű, általában csupán pár száz nanométer vastagságú anyaggal nagy mennyiségű fényt lehet elnyelni.
A szilíciumalapú eszközökhöz képest a polimer napelemek könnyűek (ami fontos a kis méretű autonóm érzékelők esetében), potenciálisan eldobhatóak és olcsón előállíthatóak (néha nyomtatott elektronikával), fizikailag rugalmasak, molekuláris szinten testre szabhatóak és potenciálisan kevésbé károsak a környezetre. A polimer napelemek lehetnek átlátszóak ami ablakokban, falakon, rugalmas elektronikában stb. való alkalmazásokat tesz lehetővé.
A szerves fotovoltaikus cellákkal kapcsolatos fő hátrányok az alacsony hatásfok, az alacsony stabilitás és az alacsony szilárdság a szervetlen fotovoltaikus cellákhoz, például a szilícium napelemekhez képest. A szerves cellák a kemény anyagok hatékonyságának kb. 1/3-át nyújtják, és jelentős fotokémiai degradációnak vannak kitéve, ami jelentősen csökkenti a várható élettartamot. Összességében azonban a jelentősen alacsonyabb előállítási költség és az alacsonyabb környezetterhelés miatt valós alternatívája lehet a szervetlen cellás technológiának.
A polimer napelemek alacsony hatásfoka és stabilitási problémái az alacsony költség és a megnövekedett hatékonyság ígéretével együtt a napelemkutatás népszerű területévé tették őket. 2015-től kezdve a polimer napelemek tandemszerkezeten keresztül több mint 10%-os hatásfokot tudtak elérni. 2018-ban a szerves fotovoltaikában rekordot jelentő 17,3%-os hatásfokot értek el tandemszerkezeten keresztül.
Fizikája
Különféle felépítései Egyrétegű Kétrétegű
Előállítása
Átlátszó polimer cellák
Jellemző feszültség–áram viselkedés és hatékonyság
Kereskedelmi forgalma
Aktuális technológiai kihívások és eredmények
Egyéb harmadik generációs napcella fajták Festék-érzékenyített (Grätzel) cellák Fotoelektrikus cellák Hibrid cellák Nanokristályos cellák
Jegyzetek
Fordítás
Kategória:Napenergia