Imagen de microscopía fotoconductora de fuerza atómica (pc-AFM) de una célula solar orgánica suave basada en nanocables de polímero
Los científicos de NPL han logrado un avance significativo en la metrología de la energía fotovoltaica orgánica:una tecnología de energía solar. La investigación demostró un nuevo tipo de microscopía de fuerza atómica que puede "ver" dentro de una célula fotovoltaica orgánica en funcionamiento y relacionar su estructura tridimensional a nanoescala con su rendimiento.
Las células solares fotovoltaicas se han convertido en un espectáculo mucho más común en los últimos años, a menudo se instalan en azoteas donde silenciosamente convierten la luz solar en electricidad limpia para hogares y negocios.
Una celda fotovoltaica orgánica es un tipo de celda solar que utiliza componentes electrónicos orgánicos (a base de carbono) y podría ser potencialmente más barata, alternativa más eficiente y flexible a los sistemas fotovoltaicos actuales. La tecnología está a punto de comercializarse, pero persisten varios obstáculos, incluido un aumento necesario en el rendimiento.
Se han producido muchos avances recientes debido al reconocimiento del papel fundamental que desempeña la morfología en la eficiencia, pero anteriormente era difícil medir exactamente cómo la forma y la estructura afectan las características eléctricas y, por lo tanto, el rendimiento.
Un dibujo esquemático de la configuración utilizada para las mediciones de pc-AFM.
Esta investigación demostró que es posible obtener información estructural y eléctrica, tanto en la superficie como debajo de la superficie hasta una profundidad de al menos 20 nanómetros en células solares orgánicas en funcionamiento. El nuevo método de medición se basa en una técnica llamada microscopía de fuerza atómica fotoconductora (pc-AFM) que utiliza una sonda a nanoescala para medir la topografía y la generación de fotocorriente al mismo tiempo.
Esta técnica puede proporcionar una correlación directa entre la morfología a escala nanométrica de una célula solar orgánica en funcionamiento y sus características de rendimiento.
Este avance mejorará la comprensión de la tecnología, permitiendo a los fabricantes mejorar la eficiencia de sus productos optimizando la estructura de escala nanométrica del material fotovoltaico orgánico.
El trabajo se ha beneficiado de fuertes vínculos con el Imperial College de Londres, quienes contribuyeron con su experiencia en la fabricación de materiales y dispositivos.
Se ha publicado un manuscrito que describe la investigación en Ciencias de la energía y el medio ambiente .
