Analizan procesos de células solares orgánicas en la escala del femtosegundo

La medición de parámetros internos en células solares y su análisis en tiempo real es un aspecto importante de la investigación básica que la industria de la energía solar necesita para progresar en sus diseños. Algunos procesos clave ocurren tan deprisa que no había ningún modo de analizarlos directamente, hasta ahora. Unos científicos han conseguido realizar análisis directos que hace poco eran imposibles.

Por vez primera, se ha podido analizar de modo directo y detallado la separación de cargas y los procesos subsiguientes cuando la luz incide en un sistema modelo de célula solar orgánica. El logro es obra de un equipo que incluye a Friedrich Roth, de la Universidad Técnica de Freiberg en Alemania, y Serguei Molodtsov, del Láser Europeo de Electrones Libres de Rayos X (EuXFEL). Los investigadores también han conseguido determinar la eficiencia de la separación de cargas en tiempo real.

Los procesos se analizaron en la escala del femtosegundo. Un femtosegundo es una milbillonésima de segundo.

El logro fue posible gracias a utilizar los destellos ultrarrápidos de luz del Láser de Electrones Libres de Hamburgo (FLASH, acrónimo de Free electron LASer in Hamburg) de Alemania. Este es el primer láser de electrones libres del mundo en la región de los rayos X.

Con el nuevo método de observación, Roth, Molodtsov y sus colegas pueden ver cuándo los electrones energizados por el láser óptico llegan a la molécula aceptora, cuánto tiempo permanecen ahí y cuándo o cómo desaparecen de nuevo.

Parte de las instalaciones del FLASH. (Foto: © DESY / Heiner Mueller-Elsner)

Con las nuevas mediciones, los autores del estudio han podido llegar a importantes conclusiones que abren nuevas posibilidades de optimización a nivel molecular para sistemas fotovoltaicos.

El estudio se titula “Direct observation of charge separation in an organic light harvesting system by femtosecond time-resolved XPS”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications. (Fuente: NCYT de Amazings)