Las células solares rígidas convencionales basadas en silicio que se encuentran generalmente en el mercado no son adecuadas para la fabricación de células solares de película fina moldeables. en el que un transparente, El electrodo flexible y eléctricamente conductor recoge la luz y lleva la corriente. Un electrodo de polímero tejido desarrollado por Empa ahora ha producido primeros resultados que son muy prometedores, indicando que el nuevo material puede ser un sustituto de los revestimientos de óxido de indio y estaño.
La escasez de materias primas y el uso cada vez mayor de metales raros hace que los componentes y dispositivos electrónicos sean cada vez más costosos. Se utilizan tales metales raros, por ejemplo, para hacer los electrodos transparentes que se encuentran en las pantallas táctiles de los teléfonos móviles, pantallas de cristal líquido, LED orgánicos y células solares de película fina. El material de elección en estos casos es el óxido de indio y estaño (ITO), un óxido mixto en gran parte transparente. Dado que ITO es relativamente caro, sin embargo, no es rentable utilizarlo en aplicaciones de gran superficie, como las células solares.
La búsqueda de alternativas
Existen óxidos transparentes libres de indio, pero con el aumento de la demanda, también tienden a escasear. Además, persisten las principales desventajas, como la fragilidad. La búsqueda de recubrimientos alternativos que sean a la vez transparentes y conductores de electricidad es, por lo tanto, intensa, con materiales como polímeros conductores, nanotubos de carbono o grafenos bajo escrutinio. Electrodos a base de carbono, sin embargo, generalmente muestran valores de resistencia superficial excesivos que los hacen malos conductores eléctricos. Si se integra una rejilla metálica en la capa orgánica, reduce no solo su resistencia sino también su estabilidad mecánica. Si se dobla una celda solar hecha de este material, las capas de electrodos se rompen y ya no son conductoras. Por tanto, el desafío consiste en fabricar sustratos conductores flexibles pero estables, idealmente en un proceso de laminación industrial rentable.
Una solución:electrodos tejidos
Una posibilidad particularmente prometedora es el uso de un polímero tejido flexible transparente, que Empa ha desarrollado junto con la empresa Sefar AG en un proyecto financiado por la Comisión Suiza de Tecnología e Innovación (CTI). Sefar, que se especializa en tejidos de precisión, es capaz de producir el polímero tejido de forma económica y en grandes cantidades utilizando un proceso de rollo a rollo similar a la forma en que se imprimen los periódicos. Los alambres metálicos tejidos en el material aseguran que sea eléctricamente conductor. En un segundo paso del proceso, el material se incrusta en una capa de plástico inerte que no, sin embargo, cubrir completamente los filamentos metálicos, conservando así su conductividad. El electrodo resultante es transparente, estable y flexible. Luego, los investigadores de Empa aplicaron una serie de recubrimientos a este nuevo sustrato para crear una nueva célula solar orgánica cuya eficiencia es compatible con las células convencionales basadas en ITO. Además, el electrodo tejido es significativamente más estable cuando se deforma que los sustratos plásticos flexibles disponibles comercialmente a los que se ha aplicado una capa delgada de ITO conductor.
