Investigadores chinos rompen las barreras de la estabilidad de las celdas solares orgánicas

Un equipo de investigadores liderado por el Profesor Philip C.Y. Chow del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Hong Kong (HKU) ha alcanzado un avance significativo en el campo de la fotovoltaica orgánica (OPV).

En su investigación, titulada El papel de la percolación donador-aceptador interfacial en celdas solares totalmente poliméricas eficientes y estables, los científicos han revelado una estrategia clave para mejorar la eficiencia y estabilidad de las células solares orgánicas, abordando así uno de los mayores desafíos en este campo emergente.

La fotovoltaica orgánica, que aprovecha semiconductores poliméricos rentables y respetuosos con el medio ambiente, ha sido reconocida durante mucho tiempo por su enorme potencial en la generación de energía sostenible y renovable. Sin embargo, la naturaleza blanda de los polímeros ha obstaculizado la creación de dispositivos OPV con altos niveles de eficiencia y una vida útil prolongada.

El equipo de investigación se centró en una molécula aceptora de electrones novedosa llamada Y6, que, cuando se polimeriza, ha demostrado ser altamente prometedora en la mejora de la eficiencia y estabilidad de los dispositivos OPV.

A través de investigaciones detalladas sobre la dinámica de carga utilizando pulsos láser de femtosegundos, los investigadores descubrieron que controlar la agregación de los aceptores Y6 polimerizados juega un papel crucial en la promoción de la generación de electricidad. Además, observaron que los Y6 polimerizados exhiben una mayor compatibilidad con el polímero donador en comparación con otros aceptores moleculares pequeños, lo que permite la formación de una red de percolación nanométrica en la interfaz de la heterounión, evitando la agregación no deseada.

Eficiencia

Este descubrimiento no solo mejora la eficiencia de generación de carga, sino que también aumenta significativamente la estabilidad de la mezcla de polímeros, lo que reduce la pérdida de rendimiento del dispositivo con el tiempo bajo la exposición solar.

El Prof. Philip C.Y. Chow, líder del equipo de investigación, compartió su entusiasmo sobre el potencial de este avance, señalando que "nuestro descubrimiento abre nuevas posibilidades para el desarrollo de paneles solares PV poliméricos eficientes y estables, allanando el camino para soluciones de energía solar más sostenibles y viables que pueden integrarse fácilmente en nuestro entorno diario".

La colaboración interdisciplinaria fue fundamental para este logro, con la participación del equipo del Prof. Harald Ade de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en los EE. UU., el equipo del Prof. Yuanping Yi del Instituto de Química de la Academia China de Ciencias y el equipo del Prof. Hin-Lap Yip de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong. Esta colaboración permitió la integración de diversas técnicas y conocimientos, desde espectroscopia óptica ultrarrápida hasta fabricación de dispositivos de células solares.

El Dr. Zhen Wang, un investigador postdoctoral en el equipo del Prof. Chow en HKU, fue el primer autor de este estudio, destacando el papel crucial de los jóvenes científicos en la innovación y el progreso científico.

Este avance no solo representa un hito en la investigación de la fotovoltaica orgánica, sino que también promete impulsar la adopción de energía solar sostenible y renovable en una variedad de aplicaciones cotidianas, desde edificios hasta vehículos y dispositivos electrónicos. Con este nuevo conocimiento, el futuro de la energía solar parece más brillante que nunca.