Científicos suecos y chinos han desarrollado células solares orgánicas optimizadas para convertir la luz ambiental interior en electricidad. El poder que producen es bajo, pero probablemente sea suficiente para alimentar los millones de productos que Internet de las cosas traerá en línea.

A medida que Internet de las cosas se expande, se espera que necesitemos tener millones de productos en línea, tanto en espacios públicos como en viviendas. Muchos de estos serán la multitud de sensores para detectar y medir la humedad, concentraciones de partículas, temperatura y otros parámetros. Por esta razón, la demanda de fuentes de energía renovables pequeñas y baratas está aumentando rápidamente, para reducir la necesidad de cambios frecuentes y costosos de la batería.

Aquí es donde entran en juego las células solares orgánicas. No solo son flexibles, económicos de fabricar y adecuados para la fabricación como grandes superficies en una imprenta, tienen una ventaja adicional:la capa absorbente de luz consiste en una mezcla de materiales donantes y aceptores, lo que proporciona una flexibilidad considerable en la sintonización de las células solares de modo que estén optimizadas para diferentes espectros, para luz de diferentes longitudes de onda.

Investigadores en Beijing, Porcelana, dirigido por Jianhui Hou, y Linköping, Suecia, dirigido por Feng Gao, ahora hemos desarrollado juntos una nueva combinación de materiales de donantes y aceptores, con una composición cuidadosamente determinada, para ser utilizado como capa activa en una célula solar orgánica. La combinación absorbe exactamente las longitudes de onda de la luz que nos rodean en nuestras salas de estar, en la biblioteca y en el supermercado.

Los investigadores describen dos variantes de una célula solar orgánica en un artículo de Nature Energy ("Aceptador sin fullereno de amplio espacio que permite células fotovoltaicas orgánicas de alto rendimiento para aplicaciones en interiores"), donde una variante tiene un área de 1 cm ² y los otros 4 cm ² . La celda solar más pequeña se expuso a la luz ambiental a una intensidad de 1000 lux, y los investigadores observaron que hasta el 26,1 por ciento de la energía de la luz se convertía en electricidad. La célula solar orgánica entregó un alto voltaje de más de 1 V durante más de 1000 horas con luz ambiental que variaba entre 200 y 1000 lux. La celda solar más grande aún mantenía una eficiencia energética del 23 por ciento.

"Este trabajo indica una gran promesa para que las células solares orgánicas se utilicen ampliamente en nuestra vida diaria para impulsar el Internet de las cosas, "dice Feng Gao, profesor titular de la División de Electrónica Biomolecular y Orgánica de la Universidad de Linköping.

"Confiamos en que la eficiencia de las células solares orgánicas mejorará aún más para las aplicaciones de luz ambiental en los próximos años, porque todavía hay un gran margen para la optimización de los materiales utilizados en este trabajo, "Jianhui Hou, profesor del Instituto de Química, Academia china de ciencias, subraya.

El resultado es un avance adicional en la investigación dentro del campo de las células solares orgánicas. En el verano de 2018, por ejemplo, los científicos, junto con colegas de otras universidades, reglas publicadas para la construcción de células solares orgánicas eficientes. El artículo reunió a 25 investigadores de siete universidades, y fue publicado en Energía de la naturaleza . La investigación fue dirigida por Feng Gao. Estas reglas han demostrado ser útiles a lo largo del camino completo hacia una celda solar eficiente para uso en interiores.

Compañía derivada

El grupo de investigación de Biomolecular y Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, bajo el liderazgo de Olle Inganäs (ahora profesor emérito), ha sido durante muchos años líder mundial en el campo de las células solares orgánicas. Hace unos pocos años, Olle Inganäs y su colega Jonas Bergqvist, quien es coautor de los artículos en Nature Materials y Nature Energy, fundado, y ahora son copropietarios de una empresa, que se centra en la comercialización de células solares para uso en interiores.