Las células solares orgánicas suelen ser menos efectivas que las células solares de silicio. Pero todavía hay un mercado para ellos, y son hermosos y emocionantes.

Los químicos de NTNU están trabajando con un tipo de célula solar que se llama célula solar orgánica, elaborado con un proceso que lo hace sensible a los tintes. Los investigadores se han inspirado en las moléculas de la naturaleza que utilizan las plantas para capturar la luz solar. y han recreado estructuras similares en el laboratorio.

En la carrera por fabricar las células solares más eficientes para uso en exteriores, sin embargo, las células solares sensibilizadas con colorante no hacen el grado. Las células solares de silicio son más efectivas para ese propósito.

Las células solares orgánicas funcionan mejor cuando la luz es tenue, como en el interior, y la investigación discutida en este artículo se aplica a las células solares de interior.

Beneficios en interiores

Las células solares orgánicas entran en juego en el interior. En comparación con las células solares basadas en silicio, son tremendamente eficaces en condiciones de iluminación interior. También se pueden moldear, transparente o fabricado en diferentes colores.

Hoy dia, Las células solares orgánicas basadas en tintes verdes y azules tienen una gran demanda. Empresas como la empresa suiza H.Glass están trabajando para comercializar células solares sensibilizadas con colorantes que se integran en edificios. La estética es mucho más importante en estas aplicaciones.

Otra posible aplicación en interiores de las células solares orgánicas es suministrar energía a varios componentes conectados a la "Internet de las cosas, "como diferentes sensores en hogares inteligentes. También es concebible que las células solares orgánicas se puedan usar para proporcionar dispositivos como tabletas y computadoras portátiles que no agotan la vida útil de la batería y hacen que la carga sea innecesaria.

"Seguimos investigando esta tecnología a pesar de que otras células solares son más eficientes para uso en exteriores. Eso se debe a que creemos que estas células solares tienen futuro". y porque la química es increíblemente emocionante. Después de todo, nuestro campo de estudio son las reacciones orgánicas, "dice Audun Formo Buene, un doctorado reciente. graduado del Departamento de Química de NTNU.

El trabajo requiere una investigación interdisciplinaria, combinando química orgánica, tecnología de materiales, electrónica y física. Pero, ¿qué están haciendo exactamente los investigadores?

Muchos tipos de células

Una célula solar orgánica se construye un poco como un sándwich entre dos placas de vidrio que conducen la electricidad:una capa delgada de partículas porosas de óxido de titanio proporciona una gran superficie con espacio para muchos tintes. Cuando capturan la luz los colorantes emiten un electrón y el circuito se puede cerrar con una solución de electrolito.

Abundan los diferentes tipos de células solares orgánicas. Utilizan diversos materiales orgánicos para capturar la luz solar:células solares sensibilizadas con colorante, polímeros o perovskitas de haluros orgánicos.

Las perovskitas se hacen cargo

Otro aspecto de las células solares orgánicas es que la investigación actual proporciona importantes bloques de construcción en el camino hacia otra posible revolución de las células solares:el mineral perovskita.

Las perovskitas tienen una estructura cristalina muy específica. El mineral tiene numerosos usos y se encuentra a menudo en superconductores.

Reemplazar las moléculas de tinte con perovskita permite crear células solares altamente eficientes, aunque la estabilidad en el tiempo ha sido un desafío para esta tecnología.

En experimentos de laboratorio, Recientemente se ha demostrado que las mediciones de células solares de perovskita tienen eficiencias al mismo nivel que las células solares de silicio.

"Desde el avance de la perovskita, la competencia entre las comunidades de investigación se ha intensificado. Todo el mundo quiere ser el primero en crear células solares de perovskita estables y eficientes. Pero el grupo de investigación de NTNU se queda con las células solares basadas en colorantes. Con un interés tan fuerte ahora centrado en la perovskita, significa que hay menos secreto y más colaboración entre los grupos de investigación que trabajan con los otros tipos de células solares orgánicas, "dice Buene.

La eficiencia es importante, a pesar de todo

La eficiencia sigue siendo el factor más importante para todas las células solares. El trabajo de Buene y sus colegas se centra principalmente en aumentar la eficiencia. Las moléculas de tinte deben adaptarse al espectro de luz, pero también deben permanecer estables durante varios años dentro de la célula solar.

El grupo de investigación de NTNU ha trabajado extensamente con una clase de tintes que pertenece al grupo de compuestos orgánicos de las fenotiazinas. Los polvos o cristales de tinte suelen ser de un hermoso color rojo intenso y brillante. Pero la investigación muestra que hay poco que ganar con un mayor desarrollo de las células con este tipo de tinte, por lo que los investigadores han comenzado a investigar otra clase de sustancia.

Haciendo rompecabezas con sus propias piezas

Buene ha trabajado de forma sistemática:estudió diferentes grupos atómicos, y cambió la composición en diferentes partes de la estructura molecular. Su objetivo es comprender qué hace que un tinte sea bueno o malo, y cómo hacer mejores tintes en el futuro. Esto es como un rompecabezas donde él mismo hace las piezas del rompecabezas, antes de intentar averiguar si encajan y, de ser así, dónde encajan.

Queda mucho trabajo por hacer antes de que las células solares sean lo suficientemente eficientes y baratas como para lanzar la tecnología al dominio público. Sin embargo, varias empresas están trabajando para comercializar la tecnología, y tal vez algún día puedas tener estas células solares en tu sala de estar.