Células orgánicas ultradelgadas para paneles solares

Los paneles solares comerciales están formados por células solares efectivas pero que aún está lejos de la perfección y el máximo rendimiento teórico. Los investigadores estudian alternativas más eficaces y que puedan durar más tiempo.

Unos científicos de RIKEN han logrado, en colaboración con socios internacionales, crear una célula solar orgánica ultrafina que es a la vez altamente eficiente y duradera. Utilizando un simple proceso de post-recocción, crearon una célula orgánica flexible que se degrada en menos del 5 por ciento a lo largo de 3.000 horas en condiciones atmosféricas y que simultáneamente tiene un ratio de conversión de energía -un indicador clave del rendimiento de la célula solar- del 13 por ciento.

La energía fotovoltaica orgánica se considera una alternativa prometedora a las películas convencionales a base de silicio, ya que es más respetuosa con el medio ambiente y su producción es más barata. Las células solares flexibles ultrafinas son particularmente atractivas, ya que podrían proporcionar una gran potencia por peso y ser utilizadas en una variedad de aplicaciones útiles, como alimentar la electrónica ponible y sensores y actuadores en la robótica blanda. Sin embargo, las películas orgánicas ultrafinas tienden a ser relativamente eficientes, y suelen tener una relación de conversión de energía de alrededor del 10 al 12%, significativamente inferior a la relación de las células de silicio, que puede llegar al 25%, o de las células orgánicas rígidas, que puede llegar hasta alrededor del 17%. Las películas ultrafinas también tienden a degradarse rápidamente bajo la influencia de la luz solar, el calor y el oxígeno. Los investigadores están tratando de crear películas ultrafinas que sean a la vez energéticamente eficientes y duraderas, pero a menudo es un equilibrio difícil.

Célula solar orgánica ultradelgada. (Foto: RIKEN)

En una investigación publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, el grupo logró demostrar que una célula ultrafina puede ser tanto duradera como eficiente. El grupo comenzó con un polímero semiconductor para la capa donante, desarrollado por Toray Industries, Inc. y experimentó con una nueva idea para aumentar la estabilidad térmica. Además de esto, experimentaron con un simple proceso de post-recocido, en el que el material se calentaba a 150 grados centígrados después de un recocido inicial a 90 grados. Este paso resultó ser crítico para aumentar la durabilidad del dispositivo creando una interfaz estable entre las capas.

Según Kenjiro Fukuda, uno de los autores del estudio, "Al combinar una nueva capa de generación de energía con un simple tratamiento post-recocido, hemos logrado tanto una alta eficiencia de conversión de energía como una estabilidad de almacenamiento a largo plazo en células solares orgánicas ultra delgadas". Nuestra investigación muestra que las células solares orgánicas ultrafinas pueden utilizarse para suministrar alta energía de forma estable durante largos períodos de tiempo, y pueden utilizarse incluso en condiciones severas como alta temperatura y humedad". Espero que esta investigación contribuya al desarrollo de dispositivos de suministro de energía estable a largo plazo que puedan ser utilizados en aparatos electrónicos que se puedan llevar puestos, como sensores conectados a la ropa". Sus otras aplicaciones, como su uso en paneles solares, serán consideradas posteriormente. (Fuente: NCYT Amazings)