(Phys.org) —Los investigadores de la Ludwig-Maximilians-Universitaet en Munich han desarrollado un nuevo método para visualizar defectos materiales en células solares de película delgada.

Un equipo de investigación de LMU dirigido por Bert Nickel ha, por primera vez, logró caracterizar funcionalmente la capa activa en células solares orgánicas de película delgada utilizando luz láser para la excitación localizada del material. Los hallazgos se informan en la revista científica " Materiales avanzados "." Hemos desarrollado un método en el que el material se escanea por trama con un láser, mientras que el haz enfocado se modula de diferentes maneras, por medio de un atenuador giratorio, por ejemplo. Esto nos permite mapear directamente la distribución espacial de defectos en películas delgadas orgánicas, una hazaña que no se ha logrado anteriormente, "explica Christian Westermeier, quien es el primer autor del nuevo estudio.

Las células solares pueden convertir la luz solar en energía eléctrica explotando la capacidad de la luz para excitar moléculas. produciendo electrones libres y "huecos" cargados positivamente. El tiempo que tardan los electrodos en extraer estos portadores de carga depende a su vez de la estructura detallada de la capa activa de la celda. Los defectos en la disposición regular de los átomos actúan como trampas temporales para los portadores de carga, y así reducir el tamaño de la corriente utilizable que se puede producir. El nuevo método de mapeo permite a los investigadores detectar los cambios en el flujo de corriente asociados con la excitación localizada de defectos por luz láser. En la geometría experimental utilizada, un contacto trasero metálico sirve como electrodo de puerta. Al aplicar un voltaje a esta puerta, las trampas presentes en el material semiconductor se pueden llenar o vaciar de manera controlable mediante el llamado efecto de campo. Modulando la frecuencia de la luz láser se puede determinar la dinámica temporal de los estados de la trampa.

El estudio reveló que en el pentaceno, un semiconductor orgánico, los defectos tienden a concentrarse en determinadas posiciones. “Sería interesante saber qué tiene de especial la capa superficial en estos puntos calientes. ¿Qué produce defectos en estos sitios? Podrían deberse a contaminantes químicos o irregularidades en la alineación de las moléculas, "dice Bert Nickel, quien también es miembro de la Nanosystems Initiative Munich (NIM), un Clúster de Excelencia.

Nickel y sus colegas eligieron el pentaceno para sus experimentos porque es el material más conductor disponible actualmente para la fabricación de semiconductores orgánicos. En el presente estudio, observaron una fina capa de pentaceno en la que la mayoría de los portadores de carga son huecos cargados positivamente. En trabajos posteriores, planean investigar células solares completas, que consisten en una película conductora de huecos en contacto directo con una capa conductora de electrones.