La eficiencia de las células solares de plástico se puede duplicar o triplicar si se agrega un disolvente adicional durante el proceso de producción. comparable con el papel del polvo de hornear en la mezcla de masa. Exactamente cómo funciona esto no ha sido claro durante los últimos diez años. Pero ahora los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU / e) han encontrado la respuesta en una publicación en Comunicaciones de la naturaleza . Esta nueva comprensión permitirá ahora un desarrollo focalizado de células solares de plástico.

Células solares de plástico, también conocidas como células solares orgánicas, utilice polímeros en lugar del silicio habitual para convertir la energía de la luz solar en electricidad. El uso de plástico como material básico reduce el costo y el peso de estas células solares, y los hace flexibles. Pero su eficiencia de alrededor del 10 por ciento aún se mantiene por debajo de la de las células solares de silicio comerciales, que alcanzan eficiencias de entre el 15 y el 20 por ciento.

Descubrimiento de azar

Hace unos diez años, Se descubrió por casualidad que la eficiencia de las células solares de plástico se incrementó en un factor de dos a tres veces al agregar un solvente adicional ('codisolvente') durante el proceso de producción. "Estos codisolventes se utilizan ahora en todas las células solares de plástico", dice el profesor de TU / e René Janssen. "Pero nadie sabía exactamente por qué tienen un efecto tan favorable en la eficiencia".

Morfología

Se sabía que existía una conexión con la 'morfología' de la célula solar, en otras palabras, la estructura exacta de dos componentes plásticos mixtos en la celda entre los cuales se mueven los electrones bajo la influencia de la luz solar. Estos componentes, ambos materiales orgánicos, se disuelven durante el proceso de producción, después de lo cual se evaporan y se endurecen. El codisolvente misterioso siempre se agrega al solvente antes de la evaporación.

Tamaño de gota

Los investigadores de Eindhoven dirigidos por René Janssen utilizaron una combinación de tecnologías ópticas para encontrar una explicación definitiva. Dicen que si no añadieron un codisolvente, encontraron que se formaron gotas grandes durante el endurecimiento de la mezcla plástica. Estos tienen un efecto adverso sobre el transporte de electrones y, como resultado, sobre la eficiencia de la célula solar. "Cuanto más codisolvente agregue a la solución, cuanto más pequeñas resultan las burbujas, hasta que desaparecen por completo cuando se llega a un contenido específico ", dice Janssen.

'Doblando' y evaporando

También encontraron la razón de eso. "Hay dos efectos que surgen durante el proceso de endurecimiento", dice Janssen. "Por un lado la solución se evapora, y además, los polímeros adquieren una estructura "plegada". Vimos que el codisolvente hace que este proceso de 'plegado' comience en una etapa mucho más temprana, lo que significa que las burbujas finalmente ya no se forman en absoluto ". De esta manera, el codisolvente actúa como una especie de 'polvo de hornear':mejora la estructura de la mezcla, pero el agente en sí mismo no es suficiente.

Más efectivo

Los investigadores esperan que sus hallazgos hagan que el desarrollo de células solares de plástico sea más efectivo. "Hasta ahora era principalmente una cuestión de prueba y error", dice Janssen. "Pero ahora podemos predecir con mucha más precisión qué es probable que funcione, y lo que no lo es ".