Las células solares orgánicas proporcionan generación de energía regenerativa


Investigadores de la Universidad de Cambridge han analizado las vías de degradación de los materiales donantes y aceptores de electrones.

Resumen gráfico. Crédito: julios (2023). DOI: 10.1016/j.joule.2023.03.002

Las vías de degradación son esenciales para que la absorción de fotones genere corriente eléctrica.

A medida que las células solares de semiconductores orgánicos se vuelven más eficientes para convertir la luz solar en electricidad, es crucial mejorar la estabilidad a largo plazo de estos dispositivos fotovoltaicos. Esta se ha convertido en un área de investigación cada vez más importante, ya que las aplicaciones del mundo real requieren que el dispositivo fotovoltaico siga siendo eficiente durante muchos años.

Un grupo de investigadores internacionales dirigido por el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge ha investigado las vías de degradación de los materiales donantes y aceptores de electrones. Los investigadores estudiaron la degradación de los materiales "donantes de electrones" y "aceptores de electrones" de las capas de células solares orgánicas absorbentes de luz. Estos componentes son cruciales para dividir los fotones absorbidos en electrones y huecos libres, que forman la corriente eléctrica.

Para comprender cómo se extraen estos materiales, los investigadores de Cavendish trabajaron en un equipo internacional con científicos del Reino Unido, Bélgica e Italia. Utilizaron estudios de estabilidad para dispositivos fotovoltaicos al exponer la célula solar operativa a una luz intensa similar a la luz solar y espectroscopía láser ultrarrápida, realizada en Cambridge. Utilizando esta técnica láser, se identificó un nuevo mecanismo de degradación en el material donador de electrones. Esto retuerce la cadena de polímero, lo que hace que el fotón absorbido pase por una vía de desactivación de femtosegundos.

La vía de desactivación rápida supera la creación de electrones libres y huecos a partir de un fotón, según han descubierto los científicos. Esta es la razón de la reducción de la eficiencia de la celda solar orgánica después de la radiación solar simulada. El impacto significativo de la torsión de la cadena de polímeros en la eficiencia de las células solares es un descubrimiento emocionante.

Las células solares orgánicas tienen propiedades especiales que las hacen adecuadas para diversas aplicaciones en las que la energía fotovoltaica de silicio no es adecuada. Los investigadores creen que identificar el mecanismo de degradación que requiere solución en el estudio actual acercará más a la realidad el desarrollo de materiales y aplicaciones fotovoltaicas de próxima generación.

Referencia: Alexander J. Gillett & Colleagues, The Critical Role of the Donor Polymer in the Stability of High-Performance Non-Fullerene-Acceptor Organic Solar Cells, julios (2023). DOI: 10.1016/j.joule.2023.03.002

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