Un método electroquímico para estabilizar una molécula reactiva puede ayudar al desarrollo de células solares de mayor eficiencia.
La luz solar ofrece una solución potencial en la búsqueda de una fuente de energía que no dañe el planeta, pero esto depende de encontrar una manera de convertir eficientemente la energía electromagnética en electricidad. Los investigadores de KAUST han demostrado cómo un herbicida conocido puede mejorar esta conversión en dispositivos orgánicos.
Mientras que las células solares han sido tradicionalmente fabricadas con materiales inorgánicos como el silicio, los materiales orgánicos están comenzando a abrirse paso como una alternativa porque son livianos, flexibles y relativamente baratos de fabricar, incluso ofreciendo la posibilidad de ser impresos.
Para que la energía fotovoltaica orgánica se convierta en un sustituto realista de los combustibles fósiles, debe mejorar su eficiencia al convertir la fracción de energía solar incidente en energía eléctrica. La clave para lograr esto es elegir la combinación correcta de materiales.
El estudiante de doctorado Yuanbao Lin y Thomas Anthopoulos han logrado esto desarrollando «un dopante molecular eficiente para mejorar el rendimiento y la estabilidad de las células solares orgánicas«, según Lin.
Lin, Anthopoulos y su equipo utilizaron diquat (C12H12Br2N2) como dopante de un donante molecular para mejorar la eficiencia de conversión de las células solares orgánicas de alto rendimiento.
El dopante se añadió a dos sistemas de material orgánico que anteriormente habían mostrado un excelente rendimiento fotovoltaico.
En un caso, la eficiencia de conversión de la energía se mejoró del 16,7% al 17,4%, mientras que en el otro pudieron alcanzar una eficiencia máxima del 18,3%. Estas mejoras fueron posibles porque el dopante de diquats moleculares aumentó tanto la absorción óptica de los materiales como la vida útil de las cargas eléctricas cuando se absorbió la luz.
Al igual que muchos dopantes orgánicos de tipo n, el diquat es reactivo en una atmósfera ambiental; su falta de estabilidad ha impedido hasta ahora su uso como dopante molecular. Sin embargo, el equipo de KAUST fue capaz de desarrollar un proceso que creó establemente el diquat neutro reduciendo electroquímicamente el diquat cargado, que es estable en el aire.
Esta capacidad hace que el diquat sea una opción prometedora para la próxima generación de células solares orgánicas.
La eficiencia máxima predicha de la célula solar orgánica es de alrededor del 20%. Haremos todo lo posible por alcanzarla.
Yuanbao Lin.
Más información: acs.org
Vía kaust.edu.sa
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