Fysikalisk kemi

Mer specifikt studeras morfologi i de filmer för organiska solceller som utgör solcellens aktiva lager, elektronöverföring från donor- till acceptormolekyler, lösningsmedelseffekter på molekylära interaktioner och löslighet i komplexa fluider. Metoderna är företrädesvis absorptions- och fluorescensspektroskopi samt mikroskopi. Under senare tid har forskningen breddats till att söka efter mindre miljöskadliga lösningsmedel, studier av gravitationseffekter på det aktiva lagrets morfologi samt molekylär modellering av komplexa system. Det senaste tillskottet i forskningsportfolion är det stora, KK-finansierade, samarbetet inom Mission 0 House, där vi söker eliminera utsläpp av växthusgaser i ett antal industriella processer.

En viktig aspekt av forskningen är att forskningssamarbete stärker resultaten; att studera vetenskapliga frågor ur flera aspekter leder till en mer heltäckande bild av det studerade systemet. Detta har lett till att forskningen inom fysikalisk kemi vid Karlstads universitet genomförs i samarbete med andra grupper. Inom vårt eget universitet samarbetar vi med forskare vid materialfysik på system som är relevanta för organiska solceller och med forskare inom kemiteknik och miljö- och energisystem på miljöförbäyytande åtgärder i industriella processer. Samarbeten med forskare inom liknande vetenskapliga frågeställningar inkluderar flera svenska lärosäten, liksom Université Libre de Bruxelles i Belgien och Universltät Bremen i Tyskland.

Vår forskning får ekonomiskt stöd från svenska Rymdstyrelsen och KK-stiftelsen.

Ett urval av publikationer:

Engineering two-phase and three-phase microstructures from water-based dispersions of nanoparticles for exo-friendly polymer solar cell applications 
Holmes NP, Marks M, Cave JM, Feron K, Barr MG, Fahy A, Sharma A, Pan X, Kilcoyne DAL, Zhou X, Lewis DA, Andersson MR, van Stam J, Walker AB, Moons E, Belcher WJ, Dastoor PC
Chem. Mater., 2018, 30, 6521-6531, doi: 10.1021/acs.chemmater.8b03222

Fullerene Aggregation in Thin Films of Polymer Blends for Solar Cell Applications 
Lindqvist C, Moons E, van Stam J
Materials, 2018, 11, 2068-2075, doi:10.3390/ma11112068

Unravelling donor-acceptor film morphology formation for OPV environmentally-friendly OPV ink formulations 
Holmes NP, Munday H, Barr MG, Thomsen L, Marcus MA, Kilcoyne ALD, Fahy A, van Stam J, Dastoor PC, Moons E
Green Chem., 2019, 21, 5090-5103, doi: 10.1039/c9gc02288k

Using Solubility Parameters to Model More Environmentally Friendly Solvent Blends for Organic
Solar Cell Active Layers 
Jalan I, Lundin L, van Stam J
Materials, 2019, 12, 3889-3901, doi:10.3390/ma12233889

An experimental setup for dip-coating of thin films for organic solar cells under microgravity conditions

Ericsson LKE, Jalan I, Vaerneus A, Tomtlund T, Ångerman M, van Stam J

Rev. Sci. Instrum., 2021, 92, 015108:1-9, doi:10.1063/5.0018223

In Situ Optical Spectroscopy Demonstrates the Effect of Solvent Additive in the Formation of All-Polymer Solar Cells

Liu Y, Fan Q, Liu H, Jalan I, Jin Y, van Stam J, Moons E, Wang E, Lu X, Inganäs O, Zhang F

J. Phys. Chem. Lett., 2022, 13, 11696-11702, doi: 10.1021/acs.jpclett.2c03397

Donor-acceptor polymer complex formation in solution confirmed by spectroscopy and atomic-scale modelling
Jalan I, Marchiori CFN, Genene Z, Johansson A, Araujo CM, Wang E, van Stam J, Moons E

J. Mater. Chem. C., 2023, 11, 93-16-9326, doi: 10.1039/d1tc03853b 

In Situ Study the Dynamics of blade-Coated All-Polymer Bulk Heterojunction Formation and Impact on Photovoltaic Performance of Solar Cells

Yao N, Fan Q, Genene Z, Liu H, Xia Y, Wen G, Yuan Y, Moons E, van Stam J, Zhang W, Lu X, Wang E, Zhang F

Solar RRL, 2023, 2201134:1-8, doi: 10.1002/solr.202201134

Donor-acceptor polymer complex formation in solution confirmed by spectroscopy and atomic-scale modelling

Jalan I, Marchiori CFN, Genene Z, Johansson A, Araujo CM, Wang E, van Stam J, Moons E

J. Mater. Chem. C., 2023, 11, 9316-9326, doi: 10.1039/d1tc03853b 

AFM-IR spectro-microscopy unveils hidden phase separation in polymer-polymer blend films for photovoltaic applications

Jalan I, Ericsson L, Moons E, van Stam J

ACS Appl. Polym. Mater., 2024, 6 (18), 11312–11319