Científicos desarrollan una nueva tecnología de impresión de células solares orgánicas de gran superficie.
La tecnología de células solares es una destacada fuente de energía limpia.
En particular, las células solares orgánicas, que forman parte de la tercera generación de células solares, están llamando la atención como tecnología principal para la generación de energía de los rayos solares urbanos, ya que pueden imprimirse y aplicarse a las paredes exteriores o a las ventanas de cristal de los edificios.
Sin embargo, el área fotoactiva que absorbe la luz solar y la convierte en electricidad sigue siendo significativamente inferior a 0,1 cm².
Además, la comercialización se ve obstaculizada por los problemas de rendimiento y reproducibilidad que se producen al ampliar la superficie de las células a varios m2 en los que se dispone de niveles prácticos de suministro de energía.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Hae Jung Son, del Centro de Investigación Fotovoltaica Avanzada del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea, descubrió los factores que provocan la degradación del rendimiento de las células solares orgánicas de gran superficie y anunció el desarrollo de un nuevo material aditivo polimérico para el desarrollo de la tecnología de células solares orgánicas de gran superficie.
El equipo de investigación se centró en la forma de composición de la capa fotoactiva en las células solares orgánicas y en el proceso de solución, que forma parte del proceso de fabricación de células solares orgánicas.
El método de recubrimiento por rotación, un proceso de solución utilizado principalmente en la fase de investigación en laboratorio, crea una mezcla uniforme de la capa fotoactiva a medida que el disolvente se evapora rápidamente mientras el sustrato gira a gran velocidad.
Sin embargo, el proceso de solución continua de gran superficie diseñado para el uso industrial provocó el deterioro del rendimiento de la célula solar porque la velocidad de evaporación del disolvente de la solución del material de la célula solar era demasiado lenta. En consecuencia, puede formarse una agregación no deseada entre los materiales fotoactivos.
El equipo de investigación desarrolló un aditivo polimérico que puede evitar este fenómeno al interactuar con materiales propensos a la agregación.
Como resultado, se fabricaron capas fotoactivas ternarias que contenían aditivos poliméricos para evitar la agregación en las capas fotoactivas.
Además, gracias al posible control de la estructura a nivel nanométrico, se adquiere una mejora del rendimiento de la célula solar y una seguridad de estabilidad frente a los aumentos de temperatura inducidos por la luz durante el funcionamiento de la célula solar. Se logró una eficiencia del módulo del 14,7%, lo que supone un aumento del 23,5% del rendimiento en comparación con el sistema binario convencional.
La eficiencia y la estabilidad se demostraron simultáneamente al mantener más del 84% de eficiencia inicial durante 1.000 horas, incluso en un entorno calentado al 85℃.
Se han acercado a la comercialización de células solares orgánicas al proponer el principio básico de un material de célula solar capaz de procesar soluciones de alta calidad y de gran superficie. La comercialización a través de la investigación de seguimiento hará posible la generación de energía autosuficiente ecológica que es fácilmente aplicable a las paredes exteriores de los edificios y a los automóviles y también se utiliza como fuente de energía para los dispositivos móviles y de IoT.
Dr. Son, KIST
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