Las células solares ahora se pueden hacer tan delgadas, ligeras y flexibles que pueden descansar sobre una pompa de jabón. Las nuevas celdas, que capturan eficientemente la energía de la luz, podría ofrecer una forma alternativa de alimentar dispositivos electrónicos novedosos, como parches médicos para la piel, donde las fuentes de energía convencionales no son adecuadas.

"Los tremendos avances en la piel electrónica para robots, los sensores para dispositivos voladores y biosensores para detectar enfermedades son todos limitados en términos de fuentes de energía, "dice Eloïse Bihar, un postdoctorado en el equipo de Derya Baran, quien dirigió la investigación. "En lugar de baterías voluminosas o una conexión a una red eléctrica, pensamos en usar peso ligero, células solares orgánicas ultradelgadas para recolectar energía de la luz, ya sea en interiores o exteriores ".

Hasta ahora, Las células solares orgánicas ultradelgadas se fabricaban típicamente mediante recubrimiento por rotación o evaporación térmica, que no son escalables y que limitan la geometría del dispositivo. Esta técnica implicó el uso de un transparente y conductor, pero frágil e inflexible, material llamado óxido de indio y estaño (ITO) como electrodo. Para superar estas limitaciones, el equipo aplicó la impresión de inyección de tinta. "Formulamos tintas funcionales para cada capa de la arquitectura de la célula solar, "dice Daniel Corzo, un doctorado estudiante en el equipo de Baran.

En lugar de ITO, el equipo imprimió un transparente, flexible, polímero conductor llamado PEDOT:PSS, o poli (3, 4-etilendioxitiofeno) poliestireno sulfonato. Las capas de electrodos intercalan un material fotovoltaico orgánico que captura la luz. Todo el dispositivo podría sellarse dentro de parileno, un flexible impermeable, revestimiento protector biocompatible.

Aunque la impresión por inyección de tinta es muy adecuada para escalar y fabricar a bajo costo, desarrollar las tintas funcionales fue un desafío, Notas de Corzo. "La impresión por inyección de tinta es una ciencia en sí misma, ", dice." Las fuerzas intermoleculares dentro del cartucho y la tinta deben superarse para expulsar gotas muy finas de la boquilla muy pequeña. Los solventes también juegan un papel importante una vez que se deposita la tinta porque el comportamiento de secado afecta la calidad de la película ".

Después de optimizar la composición de la tinta para cada capa del dispositivo, las células solares se imprimieron en vidrio para probar su rendimiento. Alcanzaron una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 4,73 por ciento, batiendo el récord anterior de 4.1 por ciento para una celda completamente impresa. Por primera vez, el equipo también demostró que podían imprimir una celda en un sustrato flexible ultrafino, alcanzando un PCE del 3,6 por ciento.

"Nuestros hallazgos marcan un trampolín para una nueva generación de células solares impresas ultraligeras que se pueden utilizar como fuente de energía o integrarse en dispositivos médicos implantables o basados ​​en la piel, "Bihar dice.