Las células solares tienen un gran potencial como fuente de energía eléctrica limpia, pero hasta ahora no han sido baratos, luz, y lo suficientemente flexible para un uso generalizado. Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado de Tandon, André D. Taylor, del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, ha encontrado una forma innovadora y prometedora de mejorar las células solares y hacer que su uso en muchas aplicaciones sea más probable.

La mayoría de las células solares orgánicas utilizan fullerenos, Moléculas esféricas de carbono. El problema, explica Taylor, es que los fullerenos son caros y no absorben suficiente luz. Durante los últimos 10 años, ha logrado un progreso significativo en la mejora de las células solares orgánicas, y recientemente se ha centrado en el uso de no fullerenos, que hasta ahora han sido ineficientes. Sin embargo, él dice, "los no fullerenos están mejorando lo suficiente como para darles una oportunidad a los fullerenos".

Piense en una celda solar como un sándwich, Taylor dice. La "carne" o capa activa, hecha de donantes y aceptores de electrones, está en el medio, absorbiendo la luz solar y transformándola en electricidad (electrones y huecos), mientras que el "pan, "o capas exteriores, consisten en electrodos que transportan esa electricidad. El objetivo de su equipo era que la célula absorbiera luz en un espectro lo más amplio posible utilizando una variedad de materiales. pero al mismo tiempo permite que estos materiales funcionen bien juntos. "Mi grupo trabaja en partes clave del 'sándwich, 'como las capas transportadoras de electrones y huecos del' pan, 'mientras que otros grupos pueden trabajar solo en la' carne 'o materiales de capa intermedia. La pregunta es:¿Cómo conseguir que jueguen juntos? La combinación correcta de estos materiales dispares es extremadamente difícil de lograr ".

El uso de una molécula de escuaraína de una manera nueva, como agente cristalizador, funcionó. "Agregamos una pequeña molécula que funciona como donante de electrones por sí misma y mejora la absorción de la capa activa, "Explica Taylor." Al agregar esta pequeña molécula, Facilita la orientación del polímero donante-aceptor (llamado PBDB-T) con el aceptor no fullereno, ITIC, en un arreglo favorable ".

Esta arquitectura solar también utiliza otro mecanismo de diseño en el que el grupo Taylor fue pionero, conocido como celda solar basada en FRET. PREOCUPARSE, o Förster transferencia de energía de resonancia, es un mecanismo de transferencia de energía observado por primera vez en la fotosíntesis, por el que las plantas utilizan la luz solar. Usando una nueva mezcla de polímero y no fullereno con escuaraína, el equipo convirtió más del 10 por ciento de la energía solar en energía. Hace solo unos años, esto se consideraba un objetivo demasiado elevado para las células solares de polímero de unión única. "Ahora existen sistemas de polímeros sin fullereno más nuevos que pueden funcionar por encima del 13 por ciento, por lo que consideramos nuestra contribución como una estrategia viable para mejorar estos sistemas, "Dice Taylor.

Las células solares orgánicas desarrolladas por su equipo son flexibles y algún día podrían usarse en aplicaciones que soporten vehículos eléctricos. electrónica portátil, o mochilas para cargar celulares. Finalmente, podrían contribuir significativamente al suministro de energía eléctrica. "Esperamos que este método de agente cristalizador atraiga la atención de los químicos y científicos de materiales afiliados a la electrónica orgánica, "dice Yifan Zheng, Ex estudiante de investigación de Taylor y autor principal del artículo sobre el trabajo en la revista. Materiales hoy .

¿Siguiente para el equipo de investigación? Están trabajando en un tipo de célula solar llamada perovskita y continúan mejorando las células solares orgánicas sin fullereno.