Las células solares orgánicas (OSC) han aumentado su eficiencia por encima del 10 por ciento para alcanzar un nivel viable de comercialización. Sin embargo, el aumento en el espesor de la capa fotoactiva ha dado como resultado niveles de eficiencia más bajos, lo que por lo tanto trae un proceso de fabricación mucho más complejo.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Changduk Yang y su equipo de investigación en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST, ha introducido un método novedoso que puede resolver problemas asociados con el grosor de las capas fotoactivas en los OSC. En el estudio, los investigadores lograron obtener una eficiencia del 12,01 por ciento en las células solares orgánicas, utilizando un aceptor de no fullerancia (IDIC) en la capa fotoactiva. Es más, la nueva capa fotoactiva mantuvo su eficiencia inicial, incluso cuando el espesor máximo medido está en el rango de 300 nm. Esto ayudará a acelerar el proceso de diseño, así como la posterior comercialización de OSC.

"Las capas fotoactivas en los OSC existentes son bastante delgadas (100 nm), y, por lo tanto, ha sido imposible manipularlos mediante un proceso de impresión de gran superficie, "dice el profesor Yang." La nueva capa fotoactiva mantuvo su eficiencia inicial, incluso cuando el espesor máximo medido está en el rango de 300 nm ".

Las células solares convencionales son células solares inorgánicas que están hechas de semiconductores de silicio (Si). Si bien estas células solares son altamente eficientes y estables, son inflexibles y costosos, por lo tanto, desafiante de producir. Por lo tanto, en años recientes, Las células solares orgánicas ligeras (OSC) y las células solares de perovskita han ganado mucha atención como candidatos prometedores para las células solares de próxima generación.

Aunque las OSC presentan una alta estabilidad y reproducibilidad, el nivel de eficiencia de las OSC no es tan alto como el de las células solares de perovskita. En el estudio, El profesor Yang ha resuelto los problemas asociados con el grosor de las capas fotoactivas en las OSC, dando un paso más hacia la realización del proceso de impresión de gran superficie.

Las capas fotoactivas utilizadas en las células solares convierten la energía solar en energía eléctrica. Cuando estas capas se exponen a la luz solar, los electrones excitados escapan del átomo y generan electrones libres y huecos en un semiconductor. Aquí, la energía eléctrica es suministrada por el movimiento de electrones y huecos. La transferencia de electrones se conoce como 'Canal I', mientras que el movimiento de los agujeros se conoce como 'Canal II'.

"Las células solares basadas en fullereno utilizan solo el 'Canal I debido a la ineficiente absorción de luz en las delgadas capas activas, ", dice Sang Myeon Lee en el programa combinado de maestría y doctorado en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST, el primer autor del estudio. "Las nuevas células solares son capaces de utilizar tanto el Canal I como el Canal II, obteniendo así un alto nivel de eficiencia del 12,01 por ciento ".

"Este estudio destaca la importancia de optimizar el equilibrio entre la separación / transporte de carga y el tamaño del dominio para lograr NF-PSC de alto rendimiento, ", dice el profesor Yang." Contribuiremos a la producción y comercialización de células solares orgánicas de alta eficiencia en el futuro ".

"Nuestro estudio presenta una nueva vía para la síntesis de materiales fotoactivos no fullerenos, ", dice el profesor Yang." Esperamos seguir contribuyendo a la producción y comercialización de células OSC de alta eficiencia ".