Hiilipohjaiset radikaalit ovat tulevaisuuden aurinkokennoteknologiaa
Kansainvälisen tutkimusryhmän löydös on merkittävä askel kohti kevyitä, joustavia ja energiatehokkaita aurinkokennoja.

Aalto-yliopiston, Cambridgen yliopiston ja muiden kansainvälisten kumppaneiden yhteistutkimuksessa on osoitettu, että hiilipohjaisista orgaanisista radikaaleista voidaan valmistaa uudenlaisia puolijohteita, jotka muuttavat kaiken absorboidun valon sähkövarauksiksi.
Orgaaniset radikaalit – eli hiilipohjaiset molekyylit, joissa on pariton elektroni – voivat toimia puolijohteina sellaisenaan, ilman että sähkövarausten muodostuminen ja johtavuus vaatisi kahden eri materiaalin tarkkaa rakennetta, kuten tavanomaisissa orgaanisissa aurinkokennoissa.
Juuri tuo yksinäinen elektroni tekee radikaaleista erityisen hyviä sähkövarauksen kuljettajia. Kun radikaaleja sisältävä ohutkalvo altistetaan valolle, syntyy varauksia, jotka erottuvat toisistaan täydellisellä, 100 prosentin hyötysuhteella – toisin sanoen kaikki absorboitu valo voidaan muuntaa sähköiseksi varaukseksi.
Elektroniikkamarkkinoita hallitseva pii on erinomainen puolijohde, mutta sillä on myös selkeitä haittoja: pii on raskasta, jäykkää ja haurasta. Perinteiset piipohjaiset aurinkokennot painavat jopa 20 kiloa. Pii on myös läpinäkymätöntä, joten sitä on vaikeaa integroida visuaalisena elementtinä esimerkiksi ikkunoihin, puettavaan elektroniikkaan tai biologiseen ympäristöön.
Tulokset avaavat kokonaan uuden polun ohutkalvoteknologialle ja kevyille aurinkokennoille: niitä voidaan valmistaa joustavina ja värillisinä esimerkiksi ikkunoihin tai puettavaan elektroniikkaan.
“Teknologiasta saadaan energiatehokasta, kun sähkövarauksia voidaan tuottaa ilman energiahävikkiä radikaalipohjaisten puolijohteiden avulla”, kertoo akatemiatutkija Petri Murto. Murto siirtyi Aaltoon Cambridgen yliopistosta ja perusti oman ryhmän akatemiatutkijana kemian ja materiaalitieteen laitoksella syksyllä 2024.
Orgaaniset puolijohteet voidaan valmistaa vain 100 nanometrin kerroksina, jolloin koko kenno voi painaa pinta-alan mukaan vain satoja grammoja. Materiaalia voidaan taivuttaa ja muokata, sekä valmistaa eri väreissä esimerkiksi ikkunoihin integroitavia aurinkopaneeleja varten. Orgaanisen ohutkalvon tuotanto on myös helposti skaalattavissa ja radikaalimateriaalit tuovat uuden lähestymistavan kennojen energiatehokkuuden parantamiseksi.
”Tutkimus on jatkoa aiemmalle yhteistyölle Cambridgen yliopiston kanssa, kun kehitimme materiaaleja LED-sovelluksiin ja huomasimme, että tietynlaiset radikaalit käyttäytyvät odottamattomalla tavalla ollessaan läheisessä kontaktissa keskenään. Tämä ilmiö osoittautui radikaalielektronien siirtymiseksi molekyylistä toiseen sen sijaan, että ne olisivat sitoutuneina, kuten aiemmin luultiin. Uusin tutkimuksemme hyödyntää juuri tätä ilmiötä,” Murto selittää.
Petri Murto kehitti tutkimuksessa käytetyt synteettiset orgaaniset molekyylit yhteistyössä Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulun ja Cambridgen yliopiston kanssa. Nämä materiaalit muodostivat perustan, jolla koe voitiin toteuttaa ja jolla radikaalien erityisominaisuudet pystyttiin osoittamaan käytännössä.
Tutkimus on äskettäin julkaistu arvostetussa Nature Materials -lehdessä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Petri Murto
Akatemiatutkija, Aalto-yliopisto
petri.h.murto@aalto.fi
Kuvat


Linkit
Tietoa julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Tutkimus eduskuntavaaleista paljastaa: Valtaapitävät jakautuvat jyrkemmin kuin kansa24.11.2025 07:15:00 EET | Tiedote
Aalto-yliopiston tutkimus osoittaa, että määrällisesti pieni ryhmä – niin sanottu eliitti – vaikuttaa yhteiskunnalliseen jakautumiseen suhteettoman paljon. Eliitin polarisoituminen heijastuu myös tavallisten kansalaisten asenteissa.
Tieteisfiktiosta totta: valon nopeudella toimiva tekoäly osoitettiin mahdolliseksi14.11.2025 12:00:00 EET | Tiedote
Tutkijat ovat onnistuneet tekemään niin sanottua tensorilaskentaa valon nopeudella yhdellä laskentakierroksella. Tämä on merkittävä askel kohti seuraavan sukupolven tekoälylaitteistoa, joka perustuu optiseen laskentaan – eli käytännössä valoon – perinteisen elektroniikan sijaan.
Forskningsprojekt visar att kreativitet inte bara går att mäta – den är också en avgörande konkurrensfördel12.11.2025 13:10:00 EET | Pressmeddelande
Det tvärvetenskapliga projektet Creative Leap (Luova loikka) har undersökt hur kreativitet kan identifieras, utvecklas, mätas och ledas – och vilken inverkan den har på affärslivet och samhället i stort.
Tutkimushanke osoittaa, että luovuus on paitsi mitattavissa, myös ratkaiseva kilpailuetu – katseet kääntyvät nyt johtajiin12.11.2025 13:10:00 EET | Tiedote
Monitieteinen Luova loikka -hanke on selvittänyt, miten luovuutta voidaan tunnistaa, kehittää, mitata ja johtaa – ja millainen vaikutus luovuudella on liiketoimintaan ja koko yhteiskuntaan.
Research shows that creativity is not only measurable but also a major competitive advantage – the focus now turns to leadership12.11.2025 13:10:00 EET | Press release
The multidisciplinary Creative Leap (Luova loikka) co-research project has explored how creativity can be identified, developed, measured, and managed – and how it contributes to business success and the renewal of society.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme