El mayor obstáculo para hacer uso de la energía solar ha sido el precio excesivamente alto de las células solares hechas de semiconductores inorgánicos. A diferencia de, las células solares basadas en polímeros semiconductores son asequibles, luz, delgada, y flexible, pero su desempeño ha sido deficiente. Un equipo dirigido por Chain-Shu Hsu en la Universidad Nacional Chaio Tung y Yuh-Lin Wang en la Academia Sinica en Taiwán ahora ha desarrollado un nuevo enfoque que utiliza nanobarras de fullereno para aumentar significativamente la efectividad de las células solares basadas en polímeros. Introducen su trabajo en la revista Angewandte Chemie .

En la capa fotoactiva de una célula solar, la energía luminosa libera electrones. Esto deja huecos o "agujeros" cargados positivamente. Los electrones y los huecos deben separarse de forma rápida y eficiente, o se recombinan y reducen la potencia de la célula solar. Por tanto, la eficiencia de una célula solar depende de qué tan bien se dirija la carga resultante y se transporte a los electrodos.

En células solares de polímero, es posible lograr una separación de carga más eficiente mediante la adición de aceptores, como los fullerenos, que toman electrones. Un concepto muy prometedor es incrustar las moléculas aceptoras en una matriz desordenada hecha de cadenas de polímeros fotoactivos. La superficie límite entre los dos componentes se extiende así por toda la capa. Esta construcción se conoce como "heterocontacto masivo". Después de la separación de carga, los electrones y los huecos se encuentran en diferentes sistemas moleculares, que los transportan selectivamente a electrodos opuestos.

El problema es que los dos materiales no se distribuyen uniformemente. Las rutas de viaje de las cargas están desordenadas, permitiendo que los agujeros y los electrones se encuentren entre sí fácilmente. Además, Pueden aparecer islas de carga separada. La solución sería un "heterocontacto masivo ordenado", una estructura periódica de dirección vertical, regiones interpenetrantes de ambos materiales. Los electrones y los huecos tendrían entonces caminos rectos que no se cruzan. Sin embargo, anteriormente no ha sido posible producir una fotocapa eficaz utilizando este principio, porque los componentes no están entremezclados molecularmente, haciendo que las vías de los electrones sean demasiado largas para producir una separación de carga efectiva.

Los investigadores taiwaneses decidieron combinar los dos principios estructurales. Mediante el uso de un proceso de nano-fundición, produjeron una capa de nanobarras orientadas verticalmente a partir de un material de fullereno polimérico reticulado. Los espacios entre las varillas se rellenaron con una mezcla hecha de un polímero fotoactivo y un fullereno. Esta capa asegura una separación de carga efectiva, y la interpenetración de las nanovarillas de fullereno asegura un transporte de carga ordenado y, por tanto, eficaz. Las células solares fabricadas con esta nueva fotocapa combinada son estables y logran un rendimiento increíblemente alto.