Investigadores de la Universidad de Kanazawa han documentado un nuevo método para controlar la orientación de las moléculas de conducción en las células solares orgánicas que da como resultado una adsorción de luz mejorada y una optimización del rendimiento de las células.
Las células solares son una fuente de energía alternativa y rentable. Un subtipo de estas células solares orgánicas hacen uso de polímeros orgánicos dentro de la célula. El uso de estos polímeros hace que las células sean más ligeras y aumenta su flexibilidad. Las células solares orgánicas son producidas por dos métodos químicos diferentes: procesamiento en seco y procesamiento en húmedo, siendo este último un método más rápido. Hay varios parámetros utilizados para evaluar la eficiencia de las células solares con la absorción de luz y el transporte de carga, siendo ampliamente utilizados.
Un problema predominante con la estructura de las células orgánicas es que las moléculas de la capa orgánica activa responsables de la absorción de la luz y el transporte de carga tienden a enfrentarse tanto hacia los bordes de las células, así como hacia el sustrato absorbente de la luz. Sin embargo, maximizar el número de moléculas que enfrentan el sustrato es la clave para maximizar la absorción y la conductividad de la célula. Los científicos han modificado el método de procesamiento en seco para lograr tal orientación, pero no ha sido posible con el método húmedo. El equipo de investigación liderado por Tetsuya Taima en la Universidad de Kanazawa, es el primero en hacerlo con éxito.
La premisa de su método es la introducción de una capa de yoduro de cobre (CuI) entre las moléculas activas y el sustrato. En su estudio, los investigadores utilizaron una película de moléculas activas llamadas DRCN5T y las cubrieron en CuI/PEDOT: substratos mixtos de óxido de estaño (ITO) de PSS (30 Nm)/Indium, o sustratos sin la capa de CuI. El cociente del substrato que hacía frente a las moléculas DRCN5T de la cara del borde entonces fue comparado entre ambos. Las imágenes de alta resolución subsecuentes revelaron que el CuI que contenía las células tenía moléculas activas con una orientación diez veces más alta del revestimiento del substrato, junto con la absorción ligera mejorada. Los investigadores atribuyeron esta orientación alterada de las moléculas a fuertes interacciones químicas entre los átomos de DRCN5T y CuI. Para confirmar esto, se utilizaron moléculas DRCN5T con cadenas laterales voluminosas que no interactúan con CuI, y no se observó una relación de sustrato más elevada.
Eficacia del método de producción de células solares orgánicas
Este es el primer estudio que demuestra con eficacia un método de producir tales células solares orgánicas eficientes usando el método de proceso en húmedo. Además de ahorrar tiempo, el método en húmedo también da como resultado áreas de película más grandes. «Esta técnica se espera que contribuya en gran medida al desarrollo de células solares de película delgada orgánica fabricadas por el procesamiento en húmedo en el futuro», concluyen los autores. Su enfoque allana el camino para producir células solares de alto rendimiento más rápidamente.
