Figura:Células solares fotovoltaicas orgánicas y figura esquemática de la estructura celular. Características de voltaje de densidad de corriente (JV) durante la irradiación de luz y condiciones de oscuridad. Crédito:Universidad de Osaka
Dado que los problemas medioambientales y energéticos se han agravado cada vez más en los últimos años, Las células fotovoltaicas (PV) están atrayendo la atención como una nueva fuente de energía. Sin embargo, dado que el costo de las celdas fotovoltaicas de silicio sigue siendo alto, es importante reducir el costo de las células fotovoltaicas. Por otra parte, Las células orgánicas fotovoltaicas (OPV) que utilizan compuestos orgánicos tienen varias ventajas:son ligeras, flexible, y sofisticado, y su costo de producción es bajo. Por estas razones, se anticipan como células fotovoltaicas de próxima generación.
En cuanto al desarrollo de células OPV, además de semiconductores orgánicos que absorben la luz, (1) materiales para capas amortiguadoras en celdas OPV (capas amortiguadoras, o capas intermedias de OPV, que separan eficientemente los electrones y los huecos producidos a partir de la energía luminosa y transportan electrones y huecos a cada electrodo y (2) el diseño de los dispositivos OPV se está estudiando activamente. En estas circunstancias, Una de las técnicas que llama más la atención es una técnica de recubrimiento por rotación para crear óxido relacionado con el zinc (ZnOx, ZnOHx) películas ultrafinas (películas cerámicas) utilizando una solución.
Se están estudiando activamente las células OPV que utilizan películas delgadas de ZnO como capas tampón. En los procesos de producción convencionales de películas delgadas de ZnO, era necesario un proceso de sinterización mediante calentamiento a alta temperatura o irradiación con energía alternativa.
Un grupo conjunto de investigadores de la Universidad de Osaka y la Universidad de Kanazawa desarrolló una técnica para recubrir óxido relacionado con zinc (ZnOx, ZnOHx) simplemente depositando las películas en un proceso de solución utilizando el método de descomposición orgánica de metales (MOD) a temperatura y presión ambiente sin un proceso de calentamiento. También demostraron que sus películas delgadas producidas por esta técnica eran útiles como capas tampón para células OPV y que las películas lograban una eficiencia de conversión de energía (PCE) equivalente a la de las películas delgadas de ZnO producidas por métodos convencionales que implican sinterización. Los resultados de su investigación se publicaron en Informes científicos .
Uno de los autores, Tohru Sugahara, dice:"Logramos formar películas ultrafinas de óxido de tamaño nanométrico mediante nuestro método de recubrimiento en solución mezclada sin calentamiento".
El grosor de esta película ultrafina se puede controlar en el rango de 5 a 100 nanómetros. Crearon células OPV utilizando esta técnica de fabricación de películas, logrando el PCE más alto con el uso de una película ultrafina de aproximadamente 20 nm. Esta técnica que no requiere calentamiento en el proceso de formación de películas delgadas de ZnO podrá reducir drásticamente el proceso de producción y el costo.