(PhysOrg.com) - En el mundo de la energía solar, Las células solares fotovoltaicas orgánicas tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, pero todavía se les considera advenedizos. Si bien estas células a base de carbono, que utilizan polímeros orgánicos o moléculas pequeñas como semiconductores, son mucho más delgadas y menos costosas de producir que las células solares convencionales hechas con obleas de silicio inorgánico, todavía están rezagados en su capacidad para convertir eficientemente la luz solar en electricidad.

Ahora, Los investigadores de UCLA y sus colegas de China y Japón han demostrado que al incorporar nanopartículas de oro en estos fotovoltaicos orgánicos, aprovechando el efecto plasmónico, mediante el cual el metal ayuda a mejorar la absorción de la luz solar, pueden mejorar significativamente la conversión de energía de las células.

En un artículo publicado recientemente en ACS Nano , el equipo de investigadores, dirigido por Yang Yang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA y director del Centro de Energía Renovable Nano en el Instituto NanoSystems de California de UCLA, demuestran cómo intercalaron una capa de nanopartículas de oro entre dos subcélulas absorbentes de luz en una célula solar de polímero en tándem para obtener una mayor fracción del espectro solar.

Descubrieron que al emplear la capa de interconexión de nanopartículas de oro, pudieron mejorar la conversión de energía hasta en un 20 por ciento. Las nanopartículas de oro crean un fuerte campo electromagnético dentro de las delgadas capas orgánicas fotovoltaicas mediante un efecto plasmónico, que concentra la luz para que las subcélulas puedan absorber mucha más.

El equipo es el primero en informar sobre una célula solar en tándem de polímero mejorado con plasmón, habiendo superado las dificultades involucradas en la incorporación de nanoestructuras metálicas en la estructura general del dispositivo.

"Hemos demostrado con éxito una célula solar en tándem de polímero plasmónico altamente eficiente simplemente incorporando una capa de nanopartículas de oro entre dos subcélulas, ", Dijo Yang." El efecto plasmónico que ocurre en el medio de la capa de interconexión puede mejorar las subcélulas superior e inferior simultáneamente, un 'punto óptimo', lo que lleva a una mejora en la eficiencia de conversión de energía de la celda solar en tándem de 5.22 por ciento a 6,24 por ciento. La tasa de mejora llega al 20 por ciento ".

El equipo de investigación incluyó a Xing Wang Zhang del Laboratorio Clave de Ciencia de Materiales Semiconductores en el Instituto de Semiconductores de la Academia China de Ciencias de Beijing y Ziruo Hong de la Escuela de Graduados en Ciencias e Ingeniería de la Universidad Yamagata de Japón.

Los resultados experimentales y teóricos demuestran que el efecto de mejora se logró a partir de la mejora local de campo cercano de las nanopartículas de oro. Los resultados muestran que el efecto plasmónico tiene un gran potencial para el desarrollo futuro de células solares poliméricas. Las estructuras de capa intermedia propuestas por el equipo como una plataforma abierta se pueden aplicar a varios materiales poliméricos, abriendo oportunidades para una alta eficiencia, células solares en tándem apiladas múltiples.