Investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong han logrado una eficiencia de conversión revolucionaria para el fotovoltaico polimérico utilizando el 1,3,5-triclorobenceno como regulador de la cristalización.
Los investigadores logran una eficiencia revolucionaria con células solares orgánicas.
Las células solares orgánicas (OSC), también conocidas como células solares poliméricas, han atraído una gran atención y se consideran uno de los candidatos más prometedores para la energía limpia y renovable debido a sus méritos únicos de fabricación ligera, flexible y rentable con técnicas de procesamiento de rollo a rollo. Recientemente, con la aparición de los aceptores no fullerénicos (NFA), las eficiencias de conversión de potencia (PCE) de las OSC han superado el 18%.
Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) ha inventado una nueva técnica para lograr una eficiencia de conversión de potencia revolucionaria del 19,31% con células solares orgánicas. La mejora de la eficiencia, superior al 19%, constituye un récord para las OSC binarias con un donante y un aceptor en la capa fotoactiva.
Esta notable eficiencia de las OSC binarias contribuirá a mejorar las aplicaciones de estos dispositivos avanzados de energía solar.
Para lograrlo, los investigadores desarrollaron una estrategia no monotónica de manipulación del estado intermedio (ISM) para células solares orgánicas de última generación empleando 1,3,5-triclorobenceno como regulador de la cristalización. La nueva estrategia manipula la morfología de las OSC de heterounión masiva (BHJ) y optimiza simultáneamente la dinámica de cristalización y la pérdida de energía de las OSC sin fullereno.
Promueve la formación de un apilamiento molecular más ordenado y una agregación molecular favorable. Como resultado, se evita la agregación excesiva de los aceptores no fullerénicos y los investigadores consiguen células solares orgánicas eficientes con una pérdida de recombinación no radiativa indeseable reducida. La recombinación no radiativa reduce la eficiencia de generación de luz y aumenta la pérdida de calor.
Los retos de la investigación provenían de los métodos de control morfológico de referencia basados en aditivos existentes, que sufren pérdidas por recombinación no radiativa, lo que reduce la tensión de circuito abierto debido a una agregación excesiva.
Li Gang, investigador principal.
El equipo de investigación tardó unos dos años en idear una estrategia ISM no monótona para aumentar la eficiencia de los OSC y reducir la pérdida por recombinación no radiativa.
El nuevo hallazgo convertirá la investigación sobre OSC en un campo apasionante, lo que probablemente creará enormes oportunidades en aplicaciones como la electrónica portátil y los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios.
Li Gang
Los investigadores afirman que se abrirá una nueva puerta cuando los OSC de unión única de bajo coste puedan alcanzar una PCE superior al 20%, junto con un rendimiento más estable y otras ventajas únicas como flexibilidad, transparencia, elasticidad, bajo peso y color sintonizable.
El último estudio muestra una pérdida récord por recombinación no radiativa de 0,168 eV en un OSC binario con un PCE superior al 19%. Se trata de un resultado muy alentador para la larga investigación sobre OSC que he llevado a cabo durante las dos últimas décadas. Ya hemos conseguido mejorar la eficiencia de los OSC, lo que contribuirá a acelerar las aplicaciones de la energía solar.
Li Gang
Más información: www.nature.com (texto en inglés).
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