Se espera que la impresión por inyección de tinta acelere la comercialización de células solares orgánicas. Investigadores del KAUST Solar Center han aprovechado esta técnica para generar células solares de alta eficiencia a gran escala.

Los materiales fotovoltaicos orgánicos pronto podrían reemplazar a los semiconductores inorgánicos en dispositivos que funcionan con energía solar debido a su ligereza. flexibilidad y bajo costo. Estos materiales son fáciles de modificar y procesar en solución, lo que los hace muy atractivos para la personalización y la producción a gran escala. En particular, Los diseños personalizados de células solares se pueden utilizar junto con otros dispositivos electrónicos impresos para alimentar una gran cantidad de aplicaciones. como la electrónica desechable, embalaje inteligente, medios impresos interactivos y dispositivos lab-on-a-chip.

Los aceptores no completos son materiales emergentes que han ayudado a impulsar la eficiencia de las células solares orgánicas cercanas a la comercialización. Estos componentes se mezclan típicamente con donantes de electrones en una capa electroquímica sensible a la luz. Han demostrado ser efectivos para separar los pares de electrones generados por la luz y los agujeros cargados negativamente y mantener la corriente eléctrica cuando se exponen a la luz solar. Sin embargo, Los desafíos de escalado y fabricación han obstaculizado los esfuerzos para transferir estos materiales del laboratorio a escalas industriales y listas para el consumidor.

Para cerrar esta brecha, Derya Baran y sus colegas han diseñado materiales solares imprimibles por inyección de tinta que contienen un aceptor no completo y han depositado estas tintas en grandes áreas para producir células fotovoltaicas. Los dispositivos resultantes lograron eficiencias del seis por ciento, que es comparable a las eficiencias de sus análogos recubiertos por rotación.

Doctor. El candidato Daniel Corzo explica que la impresión por inyección de tinta presenta varias ventajas sobre las técnicas tradicionales de deposición de recubrimiento por rotación y recubrimiento por cuchilla, incluido el bajo consumo de material y los rápidos cambios de diseño a través de plataformas digitales. "Esto permite la fabricación a bajo costo, modelado en formas complejas, y fabricación de dispositivos de varias capas sin la necesidad de una litografía de varios pasos, " él añade.

Los investigadores optimizaron el proceso de impresión ajustando la viscosidad y el comportamiento de evaporación de la tinta para mejorar la forma en que se expulsaban las gotas y cómo interactuaban con la superficie del sustrato. Según Corzo, esta optimización ha proporcionado un proceso repetible y escalable comercialmente.

El equipo de Baran también fabricó dispositivos con forma de tortuga de alta eficiencia, demostrando el potencial de personalización del proceso. "Es sorprendente que ahora podamos fabricar células solares con formas complejas con solo presionar un botón, abriendo la puerta a una amplia variedad de aplicaciones, "Dice Corzo.

Actualmente, los investigadores están desarrollando células solares orgánicas totalmente impresas y mejorando la eficiencia de las células utilizando materiales de mayor rendimiento. También están investigando formas de integrar los dispositivos en módulos y con otros componentes electrónicos impresos para la detección autónoma autoalimentada.