Se espera que el mercado de células solares orgánicas crezca más del 20% entre 2017 y 2020, impulsado por las ventajas sobre las células solares de silicio tradicionales:se pueden producir en masa a escala utilizando el procesamiento de rollo a rollo; los materiales que los comprenden se pueden encontrar fácilmente en la tierra y se podrían aplicar a las células solares a través de la química verde; pueden ser semitransparentes y, por lo tanto, menos intrusivas visualmente, lo que significa que se pueden montar en ventanas o pantallas y son ideales para dispositivos móviles; son ultraflexibles y se pueden estirar; y pueden ser ultraligeros.

A diferencia de las células solares de silicio, sin embargo, las células orgánicas son muy vulnerables a la humedad, el oxígeno y la luz solar en sí. La remediación de última generación implica encapsular la celda, lo que se suma al costo de producción y al peso unitario, reduciendo al mismo tiempo la eficiencia.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York han descubierto un medio notable para hacer que los paneles solares orgánicos sean más robustos. incluyendo conferir resistencia al oxígeno, agua y luz haciendo lo contrario:quitando, no agregando, material.

El equipo, dirigido por André Taylor, profesor de ingeniería química y biomolecular en la NYU Tandon School of Engineering, e incluyendo a Jaemin Kong, investigador postdoctoral en NYU, e investigadores del laboratorio de Materiales y dispositivos transformadores de la Universidad de Yale, realizaron el equivalente molecular de la depilación con cera:emplearon una cinta adhesiva para quitar las moléculas aceptoras de electrones, el derivado de fullereno conjugado, éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM), de la superficie superior de la capa fotoactiva del sol. celda, dejando expuestos solo polímeros orgánicos no reactivos. Uno de los principales culpables de la degradación del dispositivo es la oxidación de estos derivados de fullereno. La eliminación de PCBM de la superficie de la película expuesta reduce la posibilidad de encuentros con fuentes de oxidación como moléculas de oxígeno y agua. siendo este último especialmente dañino para PCBM.

En células solares orgánicas subacuáticas mediante la eliminación selectiva de aceptores de electrones cerca del electrodo superior, una historia de portada en la edición de abril de Letras de energía ACS , el equipo probó una célula orgánica cuya capa activa es una mezcla de PCBM y el polímero conjugado más resistente, poli (3-hexiltiofeno) (P3HT). Después de aplicar la cinta adhesiva a la superficie de la capa fotoactiva de la película, trataron la celda con calor y presión, y, una vez que la película volvió a la temperatura ambiente, Retire lentamente la cinta de la superficie de la película.

Después, solo quedaba el seis por ciento de los componentes aceptores de PCBM, según los investigadores, creando una superficie rica en polímeros. Explicaron que este contacto minimizado de los aceptores de electrones de fullereno con moléculas de oxígeno y agua, mientras que la superficie rica en polímero mejoró dramáticamente la adhesión entre la capa fotoactiva y el electrodo metálico superior, ? lo que pasa para prevenir otro problema que viene con la flexión:la delaminación del electrodo.

"Nuestros resultados finalmente demuestran que la eliminación selectiva de los aceptores de electrones cerca del electrodo superior conduce a células solares orgánicas altamente duraderas que incluso pueden funcionar bajo el agua sin encapsulamiento". "dijo Taylor.

Agregó Kong, "Demostramos cuánto más dura la celda bajo exposición al agua sin una pérdida significativa de eficiencia, "dijo Kong." "Además, utilizando nuestra técnica de pelado de cinta podemos controlar la distribución de la composición en una dirección vertical de la capa fotoactiva, lo que en consecuencia conduce a una mejor extracción de carga de las células solares ".

Taylor dijo que las pruebas de estrés posteriores al procedimiento incluyeron someter las unidades solares a 10, 000 ciclos de flexión para demostrar que la técnica es robusta. Explicó que también confiere resistencia al agua a las células solares orgánicas, una bendición para productos como los relojes de buceo que funcionan con energía solar.

"Pero si nos fijamos en el caso de uso obvio de los paneles solares, debe asegurarse de que la energía fotovoltaica orgánica pueda competir contra el silicio en los tejados, en lluvia y nieve. Aquí es donde las células solares orgánicas simplemente no han podido competir durante mucho tiempo. Estamos mostrando un camino para hacer esto posible, "dijo Taylor.