Un ajuste molecular ha mejorado el rendimiento de las células solares orgánicas, acercándonos a lo más barato, eficiente, y fotovoltaica de fabricación más sencilla. El nuevo enfoque de diseño, apuntar a la columna vertebral molecular de la capa generadora de energía de la célula, fue desarrollado por científicos del Instituto de Ciencias Integradas del Material Celular (iCeMS) de la Universidad de Kyoto y publicado en la revista Ciencia química .

Se espera que la energía fotovoltaica orgánica se convierta en la próxima generación de células solares, ya que utiliza componentes más baratos. y son más ligeros, flexible y de fácil fabricación en comparación con las células solares inorgánicas que se utilizan actualmente.

"Existe una creciente preocupación por el uso de combustibles fósiles y sus impactos ambientales, "dice Hiroshi Imahori, un ingeniero molecular en iCeMS que dirigió el trabajo con su colega Tomokazu Umeyama. "Necesitamos trabajar duro para mejorar los sistemas de energía sostenible".

La capa generadora de energía en la energía fotovoltaica orgánica contiene moléculas que donan o aceptan electrones. La luz es absorbida por esta fina capa, excitando las moléculas, que generan cargas que pasan a formar una corriente eléctrica. Pero para que la luz se convierta de manera eficiente en electricidad, el componente aceptor de electrones debe mantenerse excitado.

Un tipo de célula orgánica es muy buena para absorber un amplio espectro de luz, pero no se queda emocionado por mucho tiempo. Para tratar de abordar esto, Imahori, Umeyama y sus colegas en Japón apuntaron a la columna vertebral molecular del componente aceptor de electrones de la célula. Específicamente, reemplazaron un anillo central con una molécula llamada tienoazacoroneno, creando una nueva molécula llamada TACIC.

Similar a su predecesor, TACIC absorbió un amplio espectro de luz visible e infrarroja cercana. Significativamente, mantuvo su estado excitado 50 veces más, convertir más del 70% de las partículas de luz en corriente. El diseño logró esto estabilizando la vibración y la rotación que ocurren normalmente cuando se absorbe la luz, ahorrando energía cinética y facilitando la interacción intermolecular.

La celda sigue teniendo una eficiencia de conversión de energía de poco menos del 10%, que es comparable a otras células solares orgánicas que se están investigando. El equipo cree que las modificaciones a las cadenas laterales y la estructura del núcleo de la molécula de tienoazacoroneno podrían mejorar aún más la eficiencia de la energía fotovoltaica orgánica.