En la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles, la búsqueda de células solares más eficientes es primordial. Las células fotovoltaicas orgánicas se han convertido en una alternativa prometedora a sus homólogas tradicionales basadas en silicio debido a su flexibilidad y rentabilidad. Sin embargo, optimizar su rendimiento sigue siendo un desafío importante.
En un movimiento pionero, una nueva investigación de la Universidad Abdullah Gül (Türkiye) reimagina la estructura de las células fotovoltaicas orgánicas, optando por una forma de carcasa hemisférica para desbloquear un potencial sin precedentes en la absorción de luz y la cobertura angular.
Como se informa en el Journal of Photonics for Energy , esta configuración innovadora tiene como objetivo maximizar la absorción de luz y la cobertura angular, prometiendo redefinir el panorama de las tecnologías de energía renovable. El estudio presenta un análisis computacional avanzado y puntos de referencia comparativos para resaltar las notables capacidades de este nuevo diseño.
En el estudio, el profesor Dooyoung Hah de la Universidad Abdullah Gül investiga los espectros de absorción dentro de la capa activa en forma de concha hemisférica, proporcionando un examen detallado de cómo la luz interactúa con la estructura y los materiales de la célula a través de una técnica computacional conocida como elemento finito tridimensional. análisis (FEA).
FEA puede ayudar a resolver problemas de ingeniería complejos dividiendo estructuras en partes más pequeñas y manejables llamadas elementos finitos, lo que permite la simulación y el análisis del comportamiento de toda la estructura bajo diversas condiciones, como diferentes longitudes de onda de luz y ángulos de incidencia.
Los resultados del FEA informados son notables. Cuando se sometió a luz polarizada eléctrica transversal (TE), la estructura de la carcasa hemisférica mostró un notable aumento del 66 por ciento en la absorción de luz en comparación con los dispositivos de estructura plana. De manera similar, para la luz polarizada magnética transversal (TM), se observó una notable mejora del 36 por ciento.
En contraste con los diseños de carcasa semicilíndricos informados anteriormente, la estructura de carcasa semiesférica surgió como un claro favorito. Prestó un aumento significativo del 13 por ciento en la absorción de luz para la polarización TE y una impresionante mejora del 21 por ciento para la polarización TM.
Más allá de sus excepcionales capacidades de absorción, la estructura hemisférica de la carcasa ofrece una cobertura angular ampliada, que abarca hasta 81 grados para polarización TE y 82 grados para polarización TM. Esta adaptabilidad es particularmente ventajosa para aplicaciones que requieren captura de luz flexible, como la electrónica portátil.
Hah dice:"Con las características mejoradas de absorción y omnidireccionalidad, las capas activas en forma de concha hemisférica propuestas resultarán beneficiosas en diversas áreas de aplicación de células solares orgánicas, como dispositivos biomédicos, así como aplicaciones como ventanas de generación de energía y invernaderos, Internet de las cosas, etc."
La forma de concha hemisférica marca un importante avance en el diseño de células solares orgánicas. Al aprovechar el poder del análisis de elementos finitos y la ingeniería estructural innovadora, la investigación presentada ayuda a iluminar el camino hacia un futuro más brillante y sostenible impulsado por energía renovable.
Más información: Dooyoung Hah, Células fotovoltaicas orgánicas con forma de concha hemisférica para mejorar la absorción y la cobertura angular, Journal of Photonics for Energy (2024). DOI:10.1117/1.JPE.14.018501
Proporcionado por SPIE
