Investigadores de la Universidad de Kanazawa informan en la revista Organic Electronics documenta un nuevo método para controlar la orientación de moléculas conductoras en células solares orgánicas que resulta en una mejor adsorción de luz y rendimiento de las células.

Las células solares son rentables, fuente alternativa de energía. Un subtipo de estos, Las células solares orgánicas utilizan polímeros orgánicos dentro de la célula. El uso de estos polímeros hace que las células sean más ligeras y aumenta su flexibilidad. Las células solares orgánicas se producen mediante dos métodos químicos diferentes:procesamiento en seco y procesamiento en húmedo, siendo este último un método más rápido. Hay varios parámetros que se utilizan para evaluar la eficiencia de las células solares con absorción de luz y transporte de carga que se utilizan ampliamente.

Un problema predominante con la estructura de las células orgánicas es que las moléculas de la capa orgánica activa responsables de la absorción de luz y el transporte de carga tienden a mirar hacia los bordes de las células. así como hacia el sustrato absorbente de luz. Maximizar el número de moléculas que enfrentan el sustrato, sin embargo, es la clave para maximizar la absorción y la conductividad de la célula. Los científicos han modificado el método de procesamiento en seco para lograr tal orientación, pero no ha sido posible con el método húmedo. El equipo de investigación dirigido por Tetsuya Taima en la Universidad de Kanazawa, es el primero en hacerlo con éxito.

La premisa de su método es la introducción de una capa de yoduro de cobre (CuI) entre las moléculas activas y el sustrato. En su estudio, los investigadores utilizaron una película de moléculas activas llamada DRCN5T y las recubrieron sobre sustratos mixtos de CuI / PEDOT:PSS (30 nm) / óxido de indio y estaño (ITO), o sustratos sin la capa de CuI. A continuación, se comparó entre ambas la relación de moléculas de DRCN5T enfrentadas al sustrato con respecto a las caras del borde. Las imágenes de alta resolución posteriores revelaron que las células que contienen CuI tenían moléculas activas con una orientación hacia el sustrato diez veces mayor, junto con una absorción de luz mejorada. Los investigadores atribuyeron esta orientación alterada de las moléculas a fuertes interacciones químicas entre los átomos de DRCN5T y CuI. Para confirmar aún más esto, Se utilizaron moléculas DRCN5T con cadenas laterales voluminosas que no interactúan con CuI, y no se observó una relación de cara de sustrato más alta.

Este es el primer estudio que demuestra efectivamente un método para producir células solares orgánicas tan eficientes utilizando el método de procesamiento húmedo. Además de ahorrar tiempo, el método húmedo también da como resultado áreas de película más grandes. "Se espera que esta técnica contribuya en gran medida al desarrollo de células solares orgánicas de película delgada fabricadas mediante procesamiento húmedo en el futuro", concluyen los autores. Su enfoque allana el camino para producir células solares de alto rendimiento más rápidamente.

Células solares:también conocidas como células fotovoltaicas (voltaje de creación de luz), estos dispositivos convierten la energía luminosa en energía eléctrica. El principio de funcionamiento de una célula fotovoltaica consta de tres pasos. La absorción de luz (luz solar o luz artificial), da como resultado la formación de pares de huecos de electrones (exitones). Estos pares luego se separan, y los electrones se transportan a través de una capa conductora activa, en electrodos, resultando en la creación de un cargo. Este fenómeno también se conoce como efecto fotoeléctrico. En células solares tradicionales, el material conductor es silicio. Las células fotovoltaicas orgánicas suelen tener polímeros orgánicos en lugar de silicio. Células solares conectadas en paralelo, componen paneles solares.