(PhysOrg.com) - Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y el Reino Unido ha descubierto que la baja tasa de conversión de energía en la tecnología de células solares de polímero es causada por la estructura de las propias células solares. Esperan que sus hallazgos conduzcan a la creación de células solares más eficientes.
Las células solares poliméricas están hechas de capas delgadas de estructuras interpenetrantes de dos plásticos conductores diferentes y son cada vez más populares porque son potencialmente más baratas de fabricar que las que se utilizan actualmente y pueden "pintarse" o imprimirse en una variedad de superficies. incluyendo películas flexibles hechas del mismo material que la mayoría de las botellas de refrescos. Sin embargo, estas células solares aún no son rentables de fabricar porque solo tienen una tasa de conversión de energía de alrededor del tres por ciento, a diferencia de la tasa del 15 al 20 por ciento en la tecnología solar existente.
“Las células solares deben ser lo suficientemente gruesas para absorber fotones del sol, pero tienen estructuras lo suficientemente pequeñas para que esa energía capturada, conocida como excitón, pueda viajar al sitio de separación de carga y conversión en la electricidad que usamos, "Dice el Dr. Harald Ade, profesor de física y uno de los autores de un artículo que describe la investigación. “Las células solares capturan los fotones, pero el excitón tiene que viajar demasiado lejos, la interfaz entre los dos plásticos diferentes utilizados es demasiado rugosa para una separación de carga eficiente, y su energía se pierde ".
Los resultados de los investigadores aparecen en línea en Materiales funcionales avanzados y Nano letras .
Para que la celda solar sea más eficiente, Ade dice, la capa que absorbe los fotones debe tener un grosor de entre 150 y 200 nanómetros (un nanómetro es miles de veces más pequeño que el ancho de un cabello humano). El excitón resultante, sin embargo, Solo debería tener que viajar una distancia de 10 nanómetros antes de la separación de cargas. La forma en que están estructuradas actualmente las células solares poliméricas impide este proceso.
Ade continúa, “En el sistema de polímeros investigado, la distancia mínima que debe recorrer el excitón es de 80 nanómetros, el tamaño de las estructuras formadas dentro de la película delgada. Adicionalmente, la forma en que se fabrican los dispositivos actualmente, la interfaz entre las estructuras no está claramente definida, lo que significa que los excitones, o cargos, quedar atrapado. Es necesario encontrar nuevos métodos de fabricación que proporcionen estructuras más pequeñas e interfaces más nítidas ".
Ade y su equipo planean analizar diferentes tipos de células solares basadas en polímeros para ver si sus bajas eficiencias se deben a este mismo problema estructural. Esperan que sus datos lleven a los químicos y fabricantes a explorar diferentes formas de unir estas células para aumentar la eficiencia.
"Ahora que sabemos por qué la tecnología existente no funciona tan bien como podría, Nuestros próximos pasos serán analizar los procesos físicos y químicos que corregirán esos problemas. Una vez que tengamos una línea de base de eficiencia, podemos redirigir los esfuerzos de investigación y fabricación ".
