Los investigadores de nanomateriales han ideado un método para mejorar significativamente la eficiencia de las células solares orgánicas. Usaron una molécula de escuaraína para donar electrones y orientar mejor el polímero PBDB-T con el aceptor ITIC no fullereno. Combinado con otro mecanismo de diseño, el grupopreviamente pioneros, lograron ganancias de eficiencia de más del 10 por ciento en la conversión de energía solar en energía. Las células flexibles podrían eventualmente usarse en dispositivos portátiles y más.
Las células solares tienen un gran potencial como fuente de energía eléctrica limpia, pero hasta ahora no han sido baratas, livianas y lo suficientemente flexibles para un uso generalizado. Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado de Tandon, André D. Taylor, de la Químicay el Departamento de Ingeniería Biomolecular ha encontrado una forma innovadora y prometedora de mejorar las células solares y hacer que su uso en muchas aplicaciones sea más probable.
La mayoría de las células solares orgánicas usan fullerenos, moléculas esféricas de carbono. El problema, explica Taylor, es que los fullerenos son caros y no absorben suficiente luz. En los últimos 10 años ha logrado un progreso significativo en la mejora de las células solares orgánicas, yrecientemente se ha centrado en el uso de no fullerenos, que hasta ahora han sido ineficientes. Sin embargo, dice, "los no fullerenos están mejorando lo suficiente como para darles una oportunidad a los fullerenos".
Taylor piensa que una célula solar es un sándwich. La "carne" o capa activa, hecha de donantes y aceptores de electrones, está en el medio, absorbe la luz solar y la transforma en electricidad electrones y agujeros, mientras queel "pan", o capas externas, consisten en electrodos que transportan esa electricidad. El objetivo de su equipo era que la célula absorbiera la luz a través del espectro más grande posible utilizando una variedad de materiales, pero al mismo tiempo permitir que estos materiales funcionenjuntos bien ". Mi grupo trabaja en partes clave del 'sándwich', como las capas de transporte de electrones y agujeros del 'pan', mientras que otros grupos pueden trabajar solo en la 'carne' o materiales de capa intermedia. La pregunta es: ¿Cómo¿logran que jueguen juntos? La combinación correcta de estos materiales dispares es extremadamente difícil de lograr ".
El uso de una molécula de escuaraína de una nueva manera, como agente cristalizador, fue el truco: "Agregamos una molécula pequeña que funciona como donante de electrones por sí misma y mejora la absorción de la capa activa", explica Taylor ".Al agregar esta pequeña molécula, facilita la orientación del polímero donante-receptor llamado PBDB-T con el aceptor no fullereno, ITIC, en una disposición favorable ".
Esta arquitectura solar también usa otro mecanismo de diseño que el grupo Taylor fue pionero conocido como una célula solar basada en FRET. FRET, o transferencia de energía de resonancia Förster, es un mecanismo de transferencia de energía observado por primera vez en la fotosíntesis, por el cual las plantas usan la luz solar.El nuevo equipo convirtió el más del 10 por ciento de la energía solar en energía en una nueva mezcla de polímero y no fullereno con escuaraina. Hace solo unos años, esto se consideraba un objetivo demasiado elevado para las células solares de polímero de unión simple ". Ahora hay nuevos polímeros nosistemas completos que pueden funcionar por encima del 13 por ciento, por lo que consideramos nuestra contribución como una estrategia viable para mejorar estos sistemas ", dice Taylor.
Las células solares orgánicas desarrolladas por su equipo son flexibles y algún día podrían usarse en aplicaciones que admitan vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos portátiles o mochilas para cargar teléfonos celulares. Eventualmente, podrían contribuir significativamente al suministro de energía eléctrica ". Esperamosque este método de agente cristalizador atraerá la atención de químicos y científicos de materiales afiliados a la electrónica orgánica ", dice Yifan Zheng, ex estudiante de investigación de Taylor y autor principal del artículo sobre el trabajo en la revista Materiales hoy .
¿Siguiente para el equipo de investigación? Están trabajando en un tipo de célula solar llamada perovskita, además de continuar mejorando las células solares orgánicas no fullereno.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NYU Tandon School of Engineering . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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