Método mejorado para fabricar celdas solares orgánicas.

Las celdas solares orgánicas tienen muchas ventajas: utilizan materiales baratos, son fáciles de fabricar y su eficiencia energética es tan alta como la de las celdas de silicio convencionales.

Además, “las celdas solares orgánicas se pueden utilizar en muchos contextos, sobre todo en aquellos en los que sus propiedades especiales son más útiles: pueden ser semitransparentes, delgadas, suaves, flexibles y pueden tener diferentes colores”, dice Olle Inganäs, profesor de Electrónica Biomolecular y Orgánica de la Universidad de Linköping (Suecia).

Ahora, Inganäs y su equipo han desarrollado un método mejorado para fabricar este tipo de aparatos. En un módulo de celda solar semitransparente, se utilizan electrodos con dos variantes del polímero PEDOT:PSS (comúnmente utilizado en electrónica orgánica), en donde uno actúa como el ánodo y el otro se modifica para convertirse en el cátodo. Las franjas que se ven en la celda son líneas de material de tipo cátodo y ánodo. La capa activa que absorbe la luz y produce electrones se encuentra entre estos electrodos. Las celdas solares individuales están conectadas en serie en el módulo.

Cuando los electrodos y la capa activa se imprimen como películas delgadas superpuestas, los defectos en una capa actuarán como puntos de ataque para la siguiente capa. Estos defectos se refuerzan entre sí y causan cortocircuitos entre la parte superior e inferior. Hasta ahora, este problema se ha resuelto al pasar una corriente a través de la celda.

Ahora, los investigadores han probado con éxito un método en el que utilizan el material de polímero activo como pegamento. Dos películas de plástico, una con los ánodos y otra con los cátodos, están cubiertas por el material activo antes de que la unidad completa se lamine. Como sólo se van a imprimir dos capas, la cantidad de defectos es menor y la probabilidad de que dos defectos se encuentren exactamente opuestos entre sí durante la laminación es insignificante.

Descubrieron que, cuando laminan las dos capas juntas para dar un módulo flexible y robusto, las celdas solares generan más corriente cuando se iluminan desde un lado que desde el otro. Demostraron que es la humedad la que causa el problema. Pequeñas trampas de electrones se forman en el material que captura los electrones antes de que lleguen al electrodo. El problema se puede resolver fabricando las películas de ánodo y de cátodo, y luego laminando rápidamente junto con el polímero activo en una atmósfera protectora. Cuanto más corto sea el periodo en que la película está expuesta a la humedad, mejor.

Este método de laminación funciona con muchas combinaciones diferentes de polímero y la eficiencia energética es tan alta como la obtenida por la fabricación convencional. Este tipo de módulos ya se están elaborando en la empresa Epishine, una spin-off de la Universidad de Linköping. Hasta ahora, estas celdas solares orgánicas se han instalado en hogares para alimentar sensores de movimiento y sensores de humedad y temperatura.

En México, científicos del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) desarrollan, desde 2016, celdas solares orgánicas a base de grafeno, las cuales tienen una mayor conversión de la energía solar a energía eléctrica.

Estas celdas son ligeras, semitransparentes, flexibles y más económicas que las de silicio. En un futuro cercano, éstas podrían colocarse en ventanas, paredes de edificios e incluso en vehículos y dispositivos móviles.

Fuente: https://www.eurekalert.org/


*PIE DE FOTO. En un módulo de célula solar semitransparente como se muestra en la fotografía, se usan electrodos con dos variantes del polímero PEDOT: PSS (comúnmente utilizado en electrónica orgánica), donde uno actúa como el ánodo y el otro se modifica para convertirse en el cátodo. Lo que aparece como bandas a lo largo del módulo de la célula solar son líneas de material de tipo cátodo o de tipo anódico. La capa activa que absorbe la luz y produce electrones se encuentra entre estos electrodos. Las células solares individuales están conectadas en serie en el módulo.

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